Основные проблемы системы водоотведения и пути их решения

РЕФЕРАТ 

     Пояснительная записка 54 стр.; 6 табл.; 4 рис.; 26 источников 

     СИТЕМА, ВОДООТВЕДЕНИЕ, СИСТЕМА  ВОДООТВЕДЕНИЯ, СТОЧНЫЕ  ВОДЫ, СИСТЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ, СХЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ, КАНАЛИЗАЦИОННАЯ  НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ, ТРУБОПРОВОД, ЛИВНЕВАЯ КАНАЛИЗАЦИЯ, СОСТАВ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ 

     Цель  курсового проекта – выявить  пути решения основных проблем систем водоотведения городов.

     Объектом  исследования является система водоотведения  города.

     Предмет исследования – основные проблемы системы водоотведения и пути их решения.

     Методы  исследования: системный анализ, статистический метод, обзор информационной базы, метод сравнения.

     В ходе выполнения курсового проекта  была проведена теоретическая оценка работы системы водоотведения города.

     Был проведен анализ работы системы водоотведения  г. Нижний Тагил.

     В результате исследований были предложены рекомендации по решению основных проблем  функционирования системы водоотведения  г. Нижний Тагил.

     Произведен  расчет необходимых ресурсов жизнеобеспечения города.

Содержание 

Введение 5

1 Теоретические основы работы системы водоотведения города 7

     1.1 Понятие системы водоотведения города 7

     1.2 Нормативно-законодательные и методические основы

функционирования  системы водоотведения 11

     1.3 Основные проблемы работы системы водоотведения 14

     1.4 Российский и зарубежный опыт по решению проблем системы

водоотведения 18

2 Анализ состояния системы водоотведения на примере города Нижний

Тагил 23

     2.1 Общая характеристика системы водоотведения г. Нижний Тагил 23

     2.2 Проблемы системы водоотведения г. Нижний Тагил 26

3 Рекомендации по решению основных проблем системы водоотведения

г. Нижний Тагил 33

     3.1 Рекомендации по улучшению качества очистки сбрасываемых

сточных вод 33

     3.2 Рекомендации по улучшению работы ливневой канализации 36

     3.3 Модернизация устаревшего трубопровода 38

4 Расчет необходимых ресурсов жизнеобеспечения города 41

     4.1 Водоснабжение 41

     4.2 Водоотведение 45

     4.3 Теплоснабжение 46

     4.4 Электроснабжение 46

     4.5 Газоснабжение 48

Заключение 50

Список  использованных источников 52

     ВВЕДЕНИЕ

     Водоотведение, как и водоснабжение, играет важную роль в обеспечении необходимых условий проживания в городе. Система водоотведения – необходимый элемент современного городского хозяйства. Нарушения и сбои в ее работе могут ухудшить санитарно-эпидемиологическую ситуацию в городе.

     В наше время проблемы водоотведения и очистки сточных вод, становятся очень актуальными в связи с многочисленными экологическими бедствиями. В России большинство градообразующих предприятий ориентировано на промышленность. Такие предприятия сбрасывают в местные водоемы огромное количество практически неочищенных сточных вод, невзирая на все нормы и правила. Необходимо применять новые, более эффективные и более дешевые методы очистки сточных вод.

     Актуальность  темы курсового проекта имеет  помимо экологического и экономический аспект. Система водоотведения – это огромный комплекс сооружений, обслуживание и ремонт которого требуют серьезных затрат. Поэтому необходимо внедрять новые технологии, позволяющие снизить капитальные затраты.

     Цель  курсового проекта – выявить  пути решения основных проблем систем водоотведения городов.

     Задачи, которые необходимо решить для достижения цели:

     а) определить понятие «система водоотведения»;

     б) проанализировать нормативно-законодательные и методические основы функционирования системы водоотведения;

     в) выявить основные проблемы системы водоотведения;

     г) рассмотреть российский и зарубежный опыт решения этих проблем;

     д) сделать анализ состояния системы водоотведения города;

     е) дать рекомендации по улучшению работы системы водоотведения города;

     ж) произвести расчет основных ресурсов жизнеобеспечения города.

     Объектом исследования является система водоотведения города. Предмет исследования – основные проблемы системы водоотведения и пути их решения.

     Ученые, которые занимались проблемами водоотведения, – Яковлев С.В., Ласков Ю.М., Трунова Н.А., Калицун В.И., Самохина В.Н., Карелин Я.А..

     Методы  исследования: системный анализ, статистический метод, обзор информационной базы, метод сравнения.

     Информационная  база, использованная во время исследования: учебные пособия, периодические издания, глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов Internet, законы и иные нормативные акты, СНиПы.

     1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ  РАБОТЫ СИСТЕМЫ  ВОДООТВЕДЕНИЯ ГОРОДА

     1.1 Понятие системы  водоотведения города

     Система (от греч. σύστημα, «составленный») – множество взаимосвязанных объектов и ресурсов, организованных процессом системогенеза в единое целое и противопоставляемое среде¹.

     Согласно  Большой Советской энциклопедии, водоотведение – совокупность санитарных мероприятий и технических устройств, обеспечивающих удаление сточных вод за пределы населённого пункта или промышленного предприятия.² Экологический словарь трактует этот термин несколько иначе: водоотведение – технологический процесс, обеспечивающий прием сточных вод абонентов с последующей передачей их на очистные сооружения канализации.³

     Система водоотведения – это комплекс инженерных сооружений и устройств, служащих для приема и удаления сточных вод за пределы населенных пунктов, а также для их очистки и обеззараживания.

     Субъектами  системы водоотведения являются предприятия и организации различных организационно-правовых форм, осуществляющие хозяйственную деятельность по технической эксплуатации и реконструкции системы водоотведения, выполняющие проектирование, строительство и реконструкцию системы водоотведения.

     Объект  системы водоотведения – это  тот, кто пользуется услугами водоотведения и канализации. Объектами могут быть физические и юридические лица, отдельные предприятия, организации и целые муниципальные образования.

     Сточные воды – это воды, использованные в быту, промышленности, изменившие свой первоначальный химический состав и физические свойства. Сточные воды, образующиеся в населенных местах и на промышленных предприятиях, можно разделить на три категории:

     - бытовые – поступающие от унитазов, раковин, ванн и прочих санитарных приборов жилых, общественных и промышленных зданий,

     - производственные – образующиеся в результате использования воды в различных технологических процессах,

     - дождевые (атмосферные) – появляющиеся на поверхностях крыш, дорог, улиц и площадей при выпадении атмосферных осадков.

     Сточные воды всех категорий содержат некоторое  количество загрязнений органического  и минерального происхождения, которые  могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворимом состоянии. Наиболее опасными в санитарном отношении  являются сточные воды, содержащие большое количество органических веществ, разлагающихся под воздействием микроорганизмов.

     Производственные  сточные воды условно подразделяются на условно чистые от систем охлаждения и загрязненные в результате контакта с другими технологическими процессами. Вещества, загрязняющие производственные сточные воды, разнообразны и зависят  от метода их использования. При высокой  степени загрязнения эти воды должны быть подвергнуты локальной  очистке перед сбросом их в  городскую канализацию.

     Состав  сточных вод характеризуется концентрацией загрязнений, то есть количеством загрязнений в единице объема.

     В современных городах для удаления сточных вод существуют различные системы канализации: общесплавная, раздельная, полураздельная, комбинированная.

     Общесплавная система канализации – это система инженерных сооружений, которая состоит из подземной сети труб и каналов, с помощью которой отводятся сточные воды всех категорий (бытовые, производственные и атмосферные).

     Раздельная  система канализации может быть полной или неполной. При полной раздельной системе прокладываются две самостоятельные подземные  сети труб и каналов, из которых одна служит для отведения бытовых  и производственных сточных вод, а другая – для отведения дождевых вод. По бытовой сети стоки поступают на очистные сооружения. Дождевые воды по другой системе отводятся по кратчайшему расстоянию в ближайшие водоемы. При раздельной схеме бытовая часть, которая строится в первую очередь, имеет диаметр труб и каналов значительно меньший, чем дождевая, так как расходы атмосферных вод в значительной степени превышают бытовые стоки. Если дождевые стоки отводятся по открытым лоткам и канавам, тогда систему называют неполной раздельной.

     Полураздельная система канализации предусматривает строительство двух раздельных сетей: производственно-бытовой и дождевой с перехватным общесплавным коллектором, по которому на очистку отводятся все бытовые, производственные и часть дождевых стоков. В местах пересечения дождевой сети с перехватывающим общесплавным коллектором устраивают раздельные камеры, в которых регулируется отведение дождевых вод на очистку или сброс в водоемы без очистки. Для повышения санитарных показателей данной системы можно предусмотреть локальные системы очистки дождевых вод.

     Комбинированная система канализации допускает  устраивать в отдельных районах  города различные системы канализации: общесплавную, раздельную или полураздельную.

     Наиболее  распространенной является раздельная система канализации, которая удовлетворяет  санитарным нормам. Строительство этой системы осуществляется в две  очереди: сначала прокладывают бытовую  с малым диаметром труб, а затем  дождевую сеть, что обеспечивает экономию средств.⁴

     Схемы канализации населенных мест и их основные элементы:

     - Радиальная схема. Применяется в больших городах со сложным рельефом местности (Москва, Санкт-Петербург). В городе две независимые канализационные сети, которые собирают стоки от разных районов и очищают на разных очистных сооружениях.

     - Перпендикулярная схема. Сброс воды осуществляется перпендикулярно реке. В основном это присуще для ливневой канализации, когда сброс воды идет без очистки.

     - Параллельная схема.

     - Пересеченная схема.

     - Зонная схема. Применяется при сложном рельефе местности, когда невозможно собрать все стоки самотеком.

     Факторы, влияющие на работу системы водоотведения:

     - состояние трубопроводов:

         1) материал труб и его качество,

         2) наличие и качество изоляционного покрытия,

         3) наличие или отсутствие защиты от электрокоррозии,

         4) возраст трубопровода,

         5) диаметр трубы,

         6) наличие и глубина залегания подземных вод,

         7) гидравлические показатели,

         8) интенсивность потока,

         9) глубина заложения труб,

         10) количество произошедших  аварий, повреждений на участке,

         11) тип грунта,

         12) качественные характеристики  транспортируемой воды;⁵

     - наличие материальных и денежных средств у организации, занимающейся водоотведением;

     - наличие и развитость нормативной базы, регламентирующей работу системы (СНиПы, СанПиНы, ГОСТы);

     - рельеф местности;

     - уровень выпадения осадков;

     - наличие и тип промышленных предприятий;

     - степень благоустройства;

     - количество жителей и режим поступления сточных вод.

     Система водоотведения, как и остальные  системы инженерного обеспечения  городов, имеет стратегическое значение для государства. Поэтому её деятельность должна регулироваться. Одним из рычагов регулирования является нормативно-законодательный, то есть издание законов и других нормативных актов.

     1.2 Нормативно-законодательные  и методические  основы функционирования  системы водоотведения

     Как и все сферы жизнедеятельности и ЖКХ водоотведение имеет свою нормативно-законодательную базу.

Таблица 1 – Анализ нормативно-законодательных актов

     1.3 Основные проблемы  работы системы  водоотведения

     В работе системы водоотведения присутствует ряд проблем.

     Как уже отмечалось ранее все проблемы можно свести к двум фундаментальным, а именно экологической и экономической.

     Недостаточно  эффективна работа существующих канализационных очистных сооружений.

     Наблюдается высокий износ основных фондов систем водоотведения, особенно магистральных сетей.

     Слабо развита система водоотведения в сельских населенных пунктах.

     В наше время наблюдается строительный бум. Необходимо понимать, что в соответствии с действующим законодательством хозяин обязан организовать водоотведение с территории новой постройки не только хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод (ХБСВ и ПСВ), но и поверхностных (ливневых, дождевых) сточных вод. Если сброс ХБСВ в местную сеть канализации, т.е. без очистки на локальных очистных сооружений (ОС), иногда возможен, то для сброса ливневых практически всегда необходимо строить локальные ОС. Отсюда следует, что в любом случае на вашей территории застройки должно быть предусмотрено, как минимум, место для размещения локальных ОС ПСВ с соответствующей защитной зоной с радиусом не менее 100 м. Решение вопроса “куда сбрасывать?” возможно в двух вариантах: действующая сеть местной канализации с последующей очисткой на местных ОС и сброс в ближайший поверхностный водоем или на рельеф местности. Однако для общероссийской практики характерна выраженная перегрузка местной канализации и ее ОС. Поэтому владельцы местных канализационных сетей разрешают подключение к ним новых источников сточных вод на таких условиях, что строительство собственных локальных ОС на собственном участке с последующим сбросом в ближайший поверхностный водоем или на рельеф местности оказывается более выгодным, несмотря на необходимость очистки до нормативов сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения. Для реализации водоотведения с объекта строительства необходимо получить в региональном Роспотребнадзоре технические условия на сброс всех видов сточных вод и согласовать место размещения ОС на участке. Эти данные предпочтительно получить даже до приобретения участка для строительства, так как есть вероятность, что очищенные сточные воды необходимо будет сбрасывать за десяток километров от участка, причем сбросной трубопровод придется вести через застроенные земли других частных владельцев, то вопрос об использовании такого участка для строительства становится весьма проблематичным.⁶

     Интенсивное развитие коттеджного строительства, фермерских и мелких подсобных хозяйств, поселков малоэтажной жилой застройки, не имеющих очистных сооружений, оказывает негативное влияние на состояние грунтовых вод и поверхностных водоемов. Это связано со спецификой водопользования индивидуальных жилых домов, когда водозаборное сооружение системы водоснабжения находится в непосредственной близости от системы водоотведения. Такого рода использование водных объектов противоречит ст. 133 и ст. 144 Водного кодекса Российской Федерации и СанПиН 2.1.4 027-95 в части создания надежных зон санитарной охраны водозаборных сооружений и запрещения сброса сточных вод в водные объекты в пределах зоны и округа санитарной охраны.

     Одной из проблем, весьма актуальных в наше время, является необходимость реконструкции  очистных сооружений, построенных в 70-х годах прошлого века. Применяемые  на таких очистных сооружениях технологии и оборудование устарели, не соответствуют  современным нормативам в области  охраны окружающей среды и требуют  замены. В то же время непосредственно  емкость, в которой установлено  оборудование, (как правило, железобетонная) после небольшого ремонта и модернизации может использоваться еще достаточно длительное время. В этом случае необходима разработка конструкторской документации и изготовление нестандартного оборудования, пригодного к установке именно в данную железобетонную емкость и соответствующего современным технологиям в области очистки сточных вод.⁷

     Коллекторы  общесплавной системы канализации должны иметь большое сечение, поэтому их сооружение требует больших капитальных вложений. С целью уменьшения диаметра труб сети, объемов очистных сооружений и мощности насосных станций на коллекторах предусматриваются камеры с ливнеспусками и ливнеотводами, через которые часть дождевых вод в смеси с другими водами без очистки сбрасывается в водоемы во время сильных дождей.⁸

     Также одной из ярких проблем водоотведения  является слабая пропускная способность  и предрасположенность к засорению ливневой канализации. Это особенно наблюдается поздней весной, когда уже пошли дожди. Проявляется в огромных лужах на тротуарах, проезжей части, которые и не думают “уходить”.

     Важнейшие проблемы систем водоотведения, которые  предстоит решить в ближайшие  годы:

     - ликвидация имеющейся диспропорции в развитии городского водоснабжения и канализации;

     - устройство канализации в малых населенных пунктах, которые не имеют, как правило, квалифицированных специалистов, материальной базы и достаточных денежных средств;

     - повышение качества строительства новых водоотводящих сетей и реконструкция уже существующих;

     - снижение материалоемкости и трудозатрат при строительстве систем водоотведения.⁹

     Самая серьезная проблема, глобальная –  экологическая. В данном случае речь идет о загрязнении водных объектов бытовыми, дождевыми и производственными стоками. Степень загрязненности зависит, прежде всего, от эффективности работы очистных сооружений, однако немалое значение имеет и техническое решение самой водоотводящей сети. Например, в случае полной раздельной системы весь поверхностный сток может сбрасываться в водоем без очистки, в общесплавной системе во время сильных дождей сбрасывается смесь дождевых и бытовых стоков, а в полураздельной системе в водоем попадают только наименее загрязненные дождевые воды.

     Ущерб от загрязнения водных источников представляет собой часть теряемого обществом  национального дохода, выступающего в стоимостной и натурально-вещественной форме, как в сфере материального  производства, так и в сфере  обслуживания. В сферах материального  производства и обслуживания потери трудовых затрат, материальные и финансовые ресурсы, связанные с ликвидацией  последствий загрязнения водных объектов, определяются следующими основными  факторами:

     - увеличением расходов на подготовку воды для питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения;

     - снижением продуктивности рыбного хозяйства;

     - падением производительности сельского и лесного хозяйства;

     - увеличением расходом в связи с переносом или ликвидацией водозаборов;

     - недобором промышленной и сельскохозяйственной продукции в связи с увеличением заболеваемости трудящихся;

     - ростом расходов на восстановление природного состояния водоемов;

     - увеличением расходов на санитарное обслуживание населенных пунктов и мест массового отдыха;

     - увеличением расходов на медицинское обслуживание в связи с увеличением заболеваемости населения.¹⁰

     Решение проблем, связанных с системой водоотведения, является одними из приоритетных направлений  деятельности в сфере коммунального хозяйства для всех стран как для России, так и для зарубежных.

     1.4 Российский и зарубежный  опыт по решению  проблем системы  водоотведения

     В России и других зарубежных странах очень актуальна проблема экологии, в частности улучшение методов очистки сточных вод при сбросе их в водоемы, активно разрабатываются способы повышения эффективности работы системы водоотведения.

     В настоящее время промышленными  методами, прошедшими проверку на крупных  действующих сооружениях очистки  воды, являются хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое (УФ) облучение. Несмотря на технические сложности  при транспортировке, хранении и  дозировании хлор-газа, его высокую коррозионную активность, потенциальную опасность возникновения чрезвычайных ситуаций, процесс хлорирования широко применяется до настоящего времени. При всей распространенности метода хлорирования ему присущи и существенные технологические недостатки, в частности, недостаточная эффективность в отношении вирусов. Хлорирование сточных вод приводит к тому, что хлорпроизводные и остаточный хлор, попадая в естественные водоёмы, оказывают отрицательное воздействие на различные водные организмы, вызывая у них серьезные физиологические изменения и даже их гибель, что приводит к нарушению процессов самоочищения водоемов. Образование хлораминов также является крайне нежелательным явлением. И, наконец, как уже было отмечено, существенным недостатком хлорирования является высокая токсичность хлора. В связи с этим в последние годы разработаны и утверждены нормативные документы, существенно ужесточающие требования, относящиеся к процессам, связанным с применением хлора. СаНПиН 2.1.4.027-95 увеличивает минимально допустимый размер санитарно-защитной зоны до жилых и общественных зданий до 300 м вместо 100 м, ранее установленных СНиП 2.04.02-84. Между тем, увеличение этих расстояний для действующих сооружений на практике часто не представляется возможным. Новые «Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении жидкого хлора» (ПБХ-93,99) определяют необходимость внедрения ряда отсутствовавших ранее организационных и технических мероприятий, направленных на повышение эксплуатационной надежности хлораторных. Выполнение комплекса дополнительных мероприятий требует реконструкции действующих хлораторных и, как следствие, необходимости существенных капитальных вложений и дополнительных эксплуатационных расходов на обслуживание.