Совершенствование системы водоснабжения населенных пунктов. 2

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СЕРВИСА

Московский Городской филиал

Кафедра “Управление и экономика”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По теме «Совершенствование системы водоснабжения населенных пунктов».

По дисциплине «Территориальная организация инфраструктуры».

                                              Выполнил:

                                              Cтудент 3 курса

                                             Очного  отделения

                                             группы ГД_204

                                           Лебедева Д.В.                                                 (Фамилия имя отчество)

                                                                   _____   _______________  2007  г.

                                              (дата сдачи проекта)

                                               Проверил:

                                                      Руководитель проекта

                                                             Зленко Н.И.

________  ________   2007 г.

                                                (подпись)          (дата)

План.

Введение……………………………………………………………….4-5

1.Аналитическая часть.

1.1.Вода - важнейший природный источник жизни и ресурс хозяйственной деятельности человека………………………………………………6-9

1.2.Источники водоснабжения……………………………………..10-12

1.3.Оценка качества природных вод и питьевой воды……………13-16

1.4.Современные водозаборные сооружения……………………….17-28

1.5.Анализ систем водоснабжения городов…………………………29-42

2.Проектная часть.

2.1.Анализ систем водоподготовки питьевой воды и применение новых технологий очистки…………………………………………………...42-53

2.2.Краткий анализ характеристик промышленных установок и бытовых приборов фильтрации питьевой воды для индивидуального пользования……………………………………………………………54-61

2.3.Новые технологические решения увеличения срока службы трубопроводной системы……………………………………………62-66

2.4.Совершенствование системы санитарной защиты и обеспечения безопасности источников водоснабжения………………………….67-70

2.5.Совершенствование системы учета расхода и оплаты за воду в ЖКХ…………………………………………………………………….71-81

Заключение...............................................................................................82

Введение.

   Данная тема раскрывает важность и необходимость создания системы водоснабжения населенных пунктов. Вода имеет огромное  значение для человека, она является источником  жизни и одновременно ресурсом его хозяйственной деятельности. Целью данного курсового проекта является анализ системы водоснабжения населенных пунктов и его совершенствование. Для этого необходимо раскрыть значение воды, как природного источника жизни и ресурса хозяйственной деятельности человека, дать оценку качеству природных вод и питьевой воды, рассказать об источниках водоснабжения, рассмотреть современные водозаборные сооружения, а также мероприятия по совершенствованию системы санитарной защиты и обеспечению безопасности источников водоснабжения, проанализировать систему водоподготовки питьевой воды и применение новых технологий очистки, выявить новые технологические решения увеличения срока службы трубопроводной системы, и в заключении рассмотреть совершенствование системы учета расхода и оплаты за воду в ЖКХ.

     
1.1.Вода – важнейший природный источник жизни и ресурс хозяйственной деятельности человека.

Вода - на первый взгляд простейшее химическое соедине­ние двух атомов водорода и одного атома кислорода - являет­ся, основой жизни на Земле, где нет ни одного даже самого прими­тивного существа  и ни одного растения, которое не имело бы в своём составе воды и могло бы без него обходиться.

Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является непременной составной частью всего живого. Первостепенная роль воды в жизни всех живых существ, и человека в том числе, связана с тем, что она является универ­сальным растворителем огромного количества химических ве­ществ. То есть фактически является той средой, в которой и протекают все процессы жизнедеятельности. В теле  взрослого человека содержится 65% воды. Она выполняет огромное количество функций в организме: регулирует температуру тела, обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела, помогает преобразовывать пищу в энергию, помогает питательным веществам усваиваться органами, выводит шлаки и отходы процессов жизнедеятельности. Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержа­ния воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды в количестве менее 2% веса тела (1-1.5л) появляется чувство жажды, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% — галлюцинации, нарушение глотания. Потеря 10-20% воды опасна для жизни. Животные погибают при потере 20-25% воды.

          Определенное и постоянное содержание воды - вот необходимое условие существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения и прочие.

Найти такую отросль хозяйства, которая могла бы обойтись без воды, или подыскать ей полноценный замени­тель- невозможно. Вода –это непримен­ный участник всех технологических процессов. Без неё невоз­можна работа промышленности, транспорта, строительства. Вода – наиболее надёжный и дешёвый теплоноситель. Это источник энергии и перевозчик грузов. Незаменима вода и в быту: без неё немыслимо приготовление пищи, личная гигиена, отдых. В городах и сёлах вода – главный санитар, который удаляет нечистоты, очищает улицы от пыли и грязи.

В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одно­го человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической про­грессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.

Вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды, для производства одной тонны сахарной свёклы требуется 130-160 м3 воды, а чтобы получить одну тонну  хлопка-сырца, – и того больше: 800-10000 м3. Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с, или более 300 млн. м3 в год.

Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса – более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.

Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.

Использование воды для хозяйственных целей – одно из зве­ньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено кру­говорота отличается от естественного тем, что в процессе ис­парения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опреснённой. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства. Для нужд народного хозяй­ства было использовано свыше 70 км3, в том числе на: промышленное водоснабжение – 46 км3;орошение – 13,1 км3; сельскохозяйственное водоснабжение – 3,9 км3; прочие нужды – 7,5 км3. Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% - системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.

1.2.Источники водоснабжения.

Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при проектировании системы водоснабжения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а следовательно, стоимость и строительства и эксплуатации.

Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим основным требованиям:

а) обеспечивать получение из него необходимых количеств воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта;
б) обеспечивать бесперебойность снабжения водой потребителей;
в) давать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволяет достичь требуемого качества путем простой и дешевой ее очистки;
г) обеспечивать возможность подачи воды объекту с наименьшей затратой средств;
д) обладать такой мощностью, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.

Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого данного объекта требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен объект.

Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным группам:
а) поверхностные источники — реки (в естественном состоянии или зарегулированные) и озера;
б) подземные источники — грунтовые и артезианские воды и родники.

По своему дебиту средние и крупные реки могут удовлетворить потребности в воде большинства обычных объектов водоснабжения. При выборе реки в качестве источника водоснабжения необходимо учитывать сезонные колебания ее расхода с тем, чтобы возможность получения требуемых количеств воды была обеспечена и в период наименьшего расхода воды в реке. Совершенно очевидно, что водоснабжение не может быть основано на реках, периодически пересыхающих или полностью промерзающих в зимнее время (без устройства на них соответствующих водохранилищ).

Окончательный выбор источника водоснабжения для объекта производится в зависимости не только от качества воды в нем, но также от его мощности, удаленности от объекта, стоимости подачи и очистки воды. Для крупных населенных мест дебит подземных источников весьма часто оказывается недостаточным. В этих случаях, несмотря на отрицательные качества поверхностных вод, приходится использовать их, производя соответствующую очистку. Практика показывает, что водоснабжение большинства малых и значительной части средних по размерам населенных мест основано на использовании подземных источников.

Для водоснабжения большинства крупных городов приходится полностью или в значительной степени пользоваться поверхностными водами (с соответствующей их очисткой). Что касается промышленных предприятий, то, как мы видели, наиболее крупные потребители воды могут использовать воду поверхностных источников без всякой ее очистки (или с весьма примитивной очисткой). В то же время для большинства производственных потребителей не допускается использование воды с большой жесткостью. В связи с этим для крупных промышленных потребителей как по качеству, так и по мощности наиболее подходящим источником оказываются поверхостные воды. Следует отметить, что в настоящее время водоснабжение некоторых крупных промышленных предприятий основано на использовании морской воды.

Морская вода, содержащая, как известно, большое количество минеральных солей, обладает относительно невысокой карбонатной жесткостью. Такая вода может быть с успехом применена в производственном водоснабжении для охлаждения.

1.3.Оценка качества природных вод и питьевой воды.

Качество воды характеризуется её физическими, химическими и бактериологическими свойствами. К физическим свойствам воды относятся её температура, цветность, мутность, привкус и запах. Температура воды поверхностных источников зависит от температуры воздуха, скорости движения воды, и ряда других факторов. Температура воды подземных источников относительно постоянна (обычно 6-8 гр.).

      Характерными качествами речной воды являются относительно большая мутность (особенно в период паводков), высокое содержание органических веществ, бактерий, часто значительная цветность. Наряду с этим речная вода характеризуется обычно относительно малым содержанием минеральных солей и, в частности, относительно небольшой жесткостью. Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (т. е. малой мутностью или, иначе, большой прозрачностью), кроме прибрежной зоны, где мутность воды увеличивается в результате волнения.

Степень минерализации озерной воды весьма различна. Поверхностные источники характеризуются значительными колебаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивности выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, а также от загрязнения ее поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных предприятий. Сезонные колебания качества речной воды нередко бывают весьма резкими. В период паводка, как указывалось, сильно возрастает мутность и бактериальная загрязненность воды, но обычно снижается ее жесткость.

Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т.е. весьма прозрачны) и обычно бесцветны. Артезианские воды, перекрытые сверху водонепроницаемыми породами, защищены от поступления проникающих с поверхности земли загрязненных стоков и обладают поэтому высокими санитарными качествами. Такими же качествами часто обладают и родниковые воды. Наряду с этими положительными качествами подземные воды часто сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами (повышенная жесткость, наличие неприятного привкуса, содержание веществ, вредно влияющих на организм человека).

Химические свойства воды характеризуются следующими показателями: активной реакцией, жесткостью, окисляемостью, содержанием растворенных солей.

Степень бактериологической загрязненности воды определяется числом бактерий,содержащихся в 1см куб. воды. Вода поверхносных источников содержит бактерии внесенные сточными и дождевыми водами, животнами и т.д. Вода подземных источников обычно не загрязнена бактериями. Различают патогенные(болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки степени загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки.

                Требования, предъявляемые к качеству питьевой воды , определяются ГОСТ 2874-82.Эти требования разделены на две группы. Требования первой группы обязательна для всех систем централизованного водоснабжения. К ним относятся следующие: запах и привкус не более 2 баллов; цветность не более20гр.; прозрачность по шрифту не менее 30см; общая жесткость не более 10 мл-экв/л. Требования второй группы должны соблюдаться при наличие в системе водоснабжения очистных сооружений. Эти требования заключаются в следующем: мутность осветленной воды не более2 мл/л; содержание железа не более0,3мг/л; активная реакция pH при осветлении и умягчает воды не менее 6,5 и не более 9,5;содержание остаточного активного хлора не менее 0,3 и не более 0,5мг/л.

              Состав воды пресноводных подземных и поверхностных источников водоснабжения должен соответствовать следующим требованиям: сухой остаток не более 1000 мг/дм3 (по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается до 1500 мг/дм3), концентрации хлоридов и сульфатов не более 350 и 500 мг/дм3 соответственно, общая жесткость не более 7 моль/м3 (по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается до 10 моль/м3), концентрации химических веществ (кроме указанных в таблице) не должны превышать ПДК для воды хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, а также норм радиационной безопасности, утвержденных Министерством здравоохранения.

Сравнивая основные показатели качества воды природных источников с основными требованиями к качеству воды главных групп потребителей, можно сделать вывод, что для водоснабжения населенных мест наиболее подходящим источником являются подземные (особенно артезианские и родниковые) воды, если они не сильно минерализованы.

В зависимости от качества воды и требуемой степени обработки для доведения ее до показателей ГОСТ 2874-82 водные объекты, пригодные в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, делят на 3 класса. Показатели качества воды источников водоснабжения указаны в таблице.

1.4.Современные водозаборные сооружения.

Вид типа сооружения для приема подземных вод зависит в основном от глубины их залегания и мощности водоносного горизонта. Сооружения для забора поверхностных вод. Водозаборные сооружения (ВЗС) следует различать по типу водоема: речные, озерные и морские.

ВЗС классифицируют по требуемой категории надежности подачи воды. В соответствии со СНиП все ВЗС подразделяются на 3 категории: I, II, III. При этом категория ВЗС должна совпадать с категорией системы водоснабжения, в которой функционирует ВЗС.

I категория – ВЗС, обеспечивающие бесперебойный отбор расчетного расхода воды. К ним относятся все типы береговых незатопляемых сооружений, водоприемные окна которых всегда доступны для обслуживания, а очистка их сороудерживающих решеток механизирована.

II категория - ВЗС, обеспечивающие отбор расчетного расхода воды с возможностью перерывов подачи воды до 5 часов или снижения ее подачи до 1 месяца. К ним относятся все типы русловых затопленных водоприемников, расположенных в водоеме в удалении от берега и практически недоступных в период половодья, ледохода и т.п.

III категория - ВЗС, отбор воды через которые может прекращаться до 3 суток. К ним следует относить плавучие и подвижные водоприемники.

ВЗС классифицируют по производительности на: малой до 1 м3/с, средней от 1 до 6 м3/с, большой более 6 м3/с. По месту расположения водоприемника: береговые, русловые, приплотинные и другие. По степени стационарности: стационарные и нестационарные (передвижные, плавучие). По назначению: хозяйственно-питьевые и технологические.

Сооружения должны обеспечивать бесперебойное снабжение потребителя водой возможно лучшего качества. Решение этой задачи достигается правильным выбором их места расположения (в плане и по глубине), типа и конструкции. Место расположения сооружения в плане следует выбирать как можно ближе к потребителю, на устойчивом участке водоема, в районе наименьшего загрязнения водоема (на реках выше населенных пунктов, промышленных предприятий и мест сбора сточных вод), вне участков ледяных заторов и интенсивного движения донных наносов. Глубинное положение места забора воды на реке следует определять из условия, чтобы расстояние от низа льда (в зимний период) до верха «приемных окон» водозабора было не менее 0,2…0,3м, а «порог» между дном реки и низом «приемных окон» (необходимый для исключения попадания в водозаборные сооружения донных наносов) составлял не менее 0,7…1м.

Условия работы водозаборных сооружений на водохранилищах, озерах и морях резко отличается от условий работы сооружений на реках. Существенные осложнения создают здесь возникающие на больших акваториях волнения и течения. Течения переносят наносы, лед, планктон, водоросли и могут вызвать размыв и перемещение берегов. Поэтому, места забора воды следует выносить за пределы зон течения воды. Волнение обуславливает необходимость заглубления места забора воды. Так, расстояние между верхом «приемных окон» и уровнем воды должно быть не меньше половины высоты волны. При этом «порог» между дном и низом «приемных окон» должен составлять 2…7м.

При наличии вблизи берега глубин, обеспечивающих требуемые условия забора воды, и при достаточно крутом береге применяются водозаборы берегового типа. Их располагают на склоне берега с приемом воды непосредственно из русла реки. При этом насосы I подъема могут быть расположены в отдельном здании насосной станции или в самом водозаборе. Поэтому, различают два вида водозаборов берегового типа – раздельный и совмещенный.

Раздельный водозабор берегового типа (Приложение 1) представляет собой колодец 1 (обычно железобетонный), передняя стенка которого выходит в русло реки. Вода поступает в водозабор через входные окна 2, снабженные решетками для предотвращения попадания внутрь водозабора крупного мусора и посторонних предметов. Далее вода проходит через сетки 4, установленные в перегородке 5, разделяющей водозаборный колодец на два отделения: А – приемное и В – всасывающее. На сетках задерживается значительная часть загрязнений (водоросли, мелкий сор). Вода, прошедшая через сетки сквозь всасывающие трубы 3, забирается насосами 7. Над водозаборным колодцем надстраивается служебное помещение 6. Устройство насосной станции в отдельно стоящем здании 8 может быть обусловлено характером рельефа берега и степенью его затопления паводковыми водами. Для лучшего всасывания желательно располагать насосную станцию 8 как можно ближе к водозаборному колодцу. Отметка оси насосов определяется отметкой наинизшего уровня воды в реке и допустимой высотой всасывания насосов с учетом потерь напора во всасывающих трубопроводах. Всасывающие трубопроводы в некоторых случаях располагают в специальных галереях 9 для защиты от повреждений и облегчения их осмотра.

Водозаборный колодец обычно разделяется продольными перегородками на несколько параллельных секций. Количество секций определяется числом насосов, секции независимы друг от друга, что позволяет обеспечить бесперебойную работу в случае очистки или ремонта водозаборного устройства.

При благоприятных условиях экономически целесообразно устройство совмещенных водозаборов,  т.е. береговые водозаборы совмещенного типа (Приложение 2). Он состоит из: 1 – береговой колодец; 2 – водоприемные окна; 3 – сороудерживающие решетки; 4 – затворы (шиберы) для закрытия окон; 5 – плоские сетки; 6 – мостик для обслуживания решеток; 7 – колонка управления затворами; 8 – насосная станция; 9 – насос; 10 – напорный трубопровод. Водозаборы берегового типа могут иметь в плане круглую, элипсоидальную или прямоугольную форму, выбираемую в зависимости от места расположения водозабора, условий обтекания его водами реки и от используемого оборудования насосной станции. Размеры водозабора, его основных элементов и оборудования (сеток, решеток, труб и др.) определяют частично путем гидравлического расчета и частично по соображениям конструктивного и эксплуатационного характера. Кроме того, водозабор проверяется на действии сил давления воды, льда и грунта (на всплытие, на опрокидывание, на сдвиг), а также на прочность при действии заданных нагрузок.

Тип и конструкция сооружения для приема подземных вод зависит, в основном, от глубины их залегания и мощности водонасосного горизонта. Сооружения для приема подземных вод могут быть разделены на четыре вида: 1.Трубчатые колодцы; 2. Шахтные колодцы; 3. Горизонтальные водозаборы; 4. Каптажные камеры.

Трубчатые колодцы (Приложение 3) служат для приема безнапорных и напорных подземных вод, залегающих на глубине более 10 м. Это самый распространенный вид водоприемных сооружений для систем водоснабжения промышленных предприятий. Трубчатые колодцы устраивают путем бурения в земле скважин, стенки которых крепят обсадными стальными трубами. По мере заглубления колодца диаметр обсадных труб уменьшают, в результате чего колодец приобретает телескопическую форму. Над верхом колодца делают кирпичную или бетонную камеру. В нижней части колодца устанавливают фильтр, состоящий из надфильтровой, водоприемной (фильтрующей) и отстойной частей. Трубчатые колодцы можно оборудовать фильтрами следующих типов: дырчатыми, щелевыми, сетчатыми, проволочными и гравийными. Трубчатые колодцы могут использоваться для приема как безнапорных (а, б), так и напорных (в, г) подземных вод. В том, и в другом случае они могут быть доведены до подстилающего водоупорного пласта – «совершенные колодцы» (а, в) или заканчиваться в толще водоносного пласта – «несовершенные колодцы» (б, г).

 Шахтные колодцы служат для приема подземных вод, залегающих на глубине не более 30м. Их выполняют из бетона, кирпича, бутового камня и дерева. Чаще всего шахтные колодцы строят опускным способом, поэтому они имеют обычно круглую форму в плане. Для приема воды дно шахтных колодцев устраивают в виде, так называемых, обратных фильтров путем послойной засыпки зернистых материалов с постепенным увеличением крупности зерен снизу вверх. В боковых стенках колодцев создают водоприемные отверстия. Для повышения дебета шахтных колодцев увеличивают площадь донного фильтра путем расширения основания. Для получения значительных расходов воды устраивают несколько шахтных колодцев, которые располагают перпендикулярно направлению потоков грунтовых вод. Воду из каждого колодца отводят в сборный колодец, из которого ее перекачивают насосами на очистные сооружения или к потребителям.

Горизонтальные водозаборы устраивают для приема грунтовых вод, залегающих на небольшой глубине (до 8м), при малой мощности водонасосного горизонта. Их выполняют из железобетонных, бетонных или керамических труб с круглыми или щелевыми отверстиями. Для очистки и осмотра горизонтальных водозаборов через каждые 50…150м по их длине устраивают смотровые колодцы.

Каптажные камеры применяют в системах водоснабжения при использовании ключевой воды. Для захвата вод восходящих ключей устраивают каптажные камеры по типу шахтных колодцев, располагая их над местами выходов воды, а для захвата вод нисходящих ключей выполняют камеры с приемом воды через боковые стенки. Для увеличения площади приема воды каптаж осуществляют в виде горизонтальных водозаборов.