Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Рисунок 8. Классификация систем водоснабжения

Рисунок 9. Принципиальная схема организации водоснабжения поселения из поверхностного источника: 1 – водозаборные сооружения; 2 – насосная станция первого подъёма; 3 – водоводы первого подъёма; 4 – водоочистные сооружения;

5 – резервуары чистой воды; 6 – насосная станция второго подъёма;

7 – водоводы второго подъёма; 8 – наружная водопроводная сеть; 9 – расходный

резервуар; 10 – водоводы к сетью поселения.

Рисунок 10. Плавучая насосная станция с поверхностного водного источника

Рисунок 11. Разрез плавучей насосной станции с указанием оборудования

водозабора

Рисунок 12. Плавающее водозаборное сооружение на реке

Рисунок 13. Организация шахтного водозабора

Межсезонная транспортировка является основным недостатком плавучих насосных станций водозаборов данного типа.

Шахтные водозаборы относятся к высокому классу капитальности, соответственно конструкции её должны отличаться высокой прочностью, плотностью, морозостойкостью, гидрофобностью, иметь безупречную вертикальную и горизонтальную гидроизоляцию. Строительство вертикальной штольни для шахтного водозабора устраивается на коренном берегу реки, водохранилища или озера (см. Рисунок 13). Затем прорывается горизонтальный штрек для выхода в русло или в подрусловые воды реки. В случае водоемов на дно водоема или на минимальный зимний уровень воды водоема. В горизонтальный щтрек закладывается трубопровод с водозаборным оголовником или в горизонтальный штрек запускается вода и заполняет вертикальную штольню щахты водой на уровне воды водоема. Если коренной берег реки, на котором устроен шахтный водозабор, подвержен подмыву, на таком берегу необходимо организовывать берегоукрепительные работы (бетонированием, каменной наброской, устройством габионов и т.д.).

При устройстве водозабора на протоках рек всегда имеется угроза обмеления проток. Данную проблему решают устройством переливных дамб ниже водозабора (см. Рисунок 14), сохраняющих определенный уровень воды на протоке реки с водозабором.

При устройстве подобных сооружений необходимо рассчитывать годовой расход воды, учитывая, что при отборе более 15 % объема воды от природных источников, вода в них начинает приобретать цветность и мутность.

Устройство водозабора на протоке реки грозит не только обмелением, также имеется постоянная угроза изменения русла реки или протоки. Необходимо постоянное наблюдение за изменениями силы потоков на протоках и русле реки и принятие упреждающих работ по дноуглублению.

Рисунок 14. Переливная дамба на Октёмской протоке р. Лена сохраняет определенный уровень воды на протоке для хозяйственных нужд Октемского

наслега. Дамба с железобетонным покрытием, откосы укреплены габионами. Дамба также служит переходным мостом для техники, людей,

скота на заливные луга р. Лена

Рисунок 15. Проект водозабора и водоочистных сооружений г. Якутска

Например, в проекте Якутского водозабора во избежание проблем с ледоходом, с сильным течением, с летними наводнениями «черной воды», принято решение устройства водоприемного затона со станцией первого подъёма на барже (см. Рисунок 15).

К каждому водному источнику необходимо подбирать определенный набор оборудования для водоочистки, т.к. каждый водный источник имеет свой отличный от других минеральный, микробиологический состав и органолептические свойства, такие как: мутность, цветность, запах и т.д. При организации водоснабжения с морских источников дополнительно требуются опреснительные устройства.

Необходимость подбора набора оборудования для очистки воды к каждому водному источнику является основным препятствием организации централизованного водоснабжения населенных пунктов, т.к. это требует проведения большого объема проектно-изыскательских работ по приведению состава воды к питьевому. Наличие минералов в питьевой воде, микробиологического состава питьевой воды, его органолептические свойства определяются их предельно-допустимой концентрацией (ПДК) в определенном объеме воды. Данные параметры заданы санитарными нормами и правилами (СанПиН), например, в централизованных системах водоснабжения СанПиН 2.1.4.1074-013. Преодоление данного препятствия можно решить организацией на первом этапе строительства водозабора подачей технической воды населению и постепенного приведения состава воды к нормативной питьевой. В федеральном законе «О водоснабжении и водоотведении» данное положение прописано и установлен срок приведения состава воды к нормативной до 7 лет. Качество исходной воды при отсутствии коагулирования (в процессе флокуляции на воде образовываются «флокулы» — хлопьевидные скопления) определяют:

а) один раз в смену - на мутность и цветность;

б) один раз в сутки - на запах, pH, общее число бактерий в 1 мл и коли-индекс, общее железо (для подземных вод);

в) один раз в месяц - на полный химический анализ.

Качество исходной воды при ее коагулировании определяют:

а) один раз в два часа - на мутность, цветность и щелочность;

б) один раз в смену - на температуру, запах;

в) один раз в сутки - на окисляемость, общее железо, pH, общее число бактерий в 1 мл и коли-индекс;

г) один раз в месяц - на полный химический анализ.

Контроль за работой смесителей и камер хлопьеобразования осуществляют с помощью технологических карт, содержащих контролируемые технологические параметры работы сооружений и указания по методикам, способам, периодичности их контроля.

Режим работы камер хлопьеобразования должен обеспечивать наилучшие условия формирования хлопьев коагулированной взвеси перед поступлением очищаемой воды на отстойники или фильтры.

Устройство капитального сооружения как шахтный водозабор диаметром 3 м может выполняться звеном всего лишь из 2-х горнопроходческих рабочих и мастера горнопроходческих работ, способного рассчитывать схему закладки взрывчатых веществ в заданных группах грунтов и способного организовать работу по борьбе с грунтовыми водами. Временные крепи стенок вертикальной штольни и горизонтального штрека выполняются из бревен с последующим армированием и бетонированием.

Водоводы второго подъёма и внутриквартальные разводки водопроводов обычно закладываются совместно с трубопроводами отопления в одной изоляции. В многолетнемерзлых грунтах трубопроводы укладывают по опорам на свайных фундаментах. В протяженных линейных сооружениях бывают недостаточно изученными грунтовые условия, из-за чего при установке свай под опоры трубопроводов возникают определенные проблемы. Важно проконтролировать глубину установки каждой сваи под опоры трубопроводов. В пучинистых грунтах при замерзании деятельного слоя грунтов сваи нагруженные только трубопроводами и заложенные не на проектную глубину могут выпираться из грунтов оснований, что может привести к разрыву трубопроводов.

В последнее время начинает входить в практику поставка трубопроводов из полимерных материалов с заводской эффективной тепло и гидроизоляцией. Тепло и гидроизоляции этих трубопроводов также выполняются из полимерных материалов с фасонными деталями соединений и разводок (см. Рисунок 16).

Подземная прокладка трубопроводов намного дешевле и трудозатраты по укладке трубопроводов несравнимо малы по сравнению с трубопроводами на сваях. Температура многолетнемерзлых грунтов составляет -4°С – -6°С и при наличии на трубопроводах эффективной заводской теплоизоляции оттайка грунтов оснований не происходит.

3 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. СанПиН 2.1.4.1074-01», утвержденные Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 26.09.2001, с 1 января 2002 года.

Рисунок 16. Выпуск трубопроводов из полимерных материалов с эффективной тепло и гидроизоляцией, уложенных подземным способом с переходной муфтой на стальные трубопроводы. Торец теплоизоляции трубопроводов гидроизолирован битумной мастикой. (Объект и фотография ООО «Хангалассгазстрой»)

При надземной прокладке трубопроводов также применяются изоляции, предварительно изготовленные в заводских условиях. Обычно теплоизоляция выполняется из пенополиуретана, а гидроизоляция из алюминиевых лент или оцинкованной листовой стали. Изготовление тепло и гидроизоляции трубопроводов в заводских условиях обеспечивает высокое качество изоляции и малые трудозатраты на строительных площадках при устройстве трубопроводов.

При отсутствии многолетнемерзлых грунтов обычно трубопроводы прокладывают в грунте в проходных, полупроходных и непроходных каналах совместно с другими инженерными коммуникациями. Эти каналы конструктивно бывают выполнены из каменной, бутовой кладки, из сборного или монолитного железобетона. Каналы могут служить также как ливневая или коллекторная канализация, к стенкам которых на кронштейнах крепят прочие коммуникации: трубопроводы отопления, водоснабжения, теле, радио, энергетические кабеля и прочие коммуникации.

Водоочистные сооружения (cм. п. 4 на Рисунок 9) начинаются с коагулирования или без, с первичного отстоя воды, где осаждаются песок, ил, речная галька. Далее идут процессы фильтрации, ионизации, озонирования, хлорирования, фторирования, радиационного обмера и других процессов исходя из состава исходной воды. Мощности оборудования водоочистных сооружений рассчитываются исходя из нормативного потребления населения (примерно 360 л/сутки на 1 чел.), перспективных потребностей промышленных, сельскохозяйственных коммерческих потребителей и нужд самого коммунального хозяйства населенного пункта. Необходимо отметить, что в последнее время, в связи с активным внедрением водосчетчиков потребление воды резко снижается. По наблюдениям специалистов водоснабжающих организаций потребление воды упало практически в три раза. Например, сотрудниками НИИ РЭС СВФУ были собраны расчетные квитанции с 50 квартир с установленными водосчетчиками, где потребление на одного человека в сутки составляет в среднем 130 л/сут., против 360 л/сут. по норме.

При поквартальном распределении воды в городских сетях в целях выравнивания потребления воды в дневное и в ночное время городские водоснабжающие организации вынуждены содержать на кварталах городских округов водоузлы с ёмкостями воды и насосными станциями для обеспечения нормального давления воды в трубопроводах.

В малых населенных пунктах с организацией привозного водоснабжения применяют модульные водоочистные сооружения заводской комплектации. Их на рынке присутствуют множество: и импортных, и отечественных. Для сел с населением до 1 тыс. чел. (а их по РС (Я) 303 населенных пункта из 414) и от 1 тыс. до 5 тыс. чел. (их по РС (Я) 83 населенных пункта) [78; 89] исходя из состава водного источника можно подобрать модульные водоочистные сооружения заводской комплектации.

Минимальные нормы водообеспечения при водоснабжении населенных пунктов путем подвоза воды приведены в Таблице 1. Также отраслевым министерством республики утверждены нормы потребления воды для полива земельных участков и для поения сельскохозяйственных животных (см. Таблица 2 и 3).

Таблица 1

Минимальные нормы водообеспечения л/сутки на 1 чел в н.п. путем подвоза воды*

* Правила холодного водоснабжения и водоотведения. Постановление Правительства РФ от 29.07.2013 г. № 644

** Согласно СП 131.13330.2012 Строительная климатология территория РС (Я) в основном относится к 3 климатической зоне.

Таблица 2

Норматив потребления услуги по холодному водоснабжению при использовании земельных участков*

Таблица 3

Норматив потребления услуги по холодному водоснабжению для сельскохозяйственных животных*

* Приказ МЖКХиЭ РС (Я) от 10.06.2014 г. № 323-п

Права и обязанности эксплуатационного персонала по содержанию, обеспечению рациональных режимов работы, приемке и вводу в эксплуатацию, контролю и учету, выполнению ремонтов и ликвидации повреждений и аварий на сооружениях, оборудовании, устройствах и системах водоснабжения и водоотведения водо- канализационного хозяйства (ВКХ), а также по выполнению требований, установленных для обеспечения надлежащего санитарного и пропускного режима на охраняемых закрепленных территориях расписаны в Методических документах в сфере жилищно-коммунального хозяйства (МДК4). В соответствии с МДК 3-02.2001 эксплуатация систем и сооружений ВКХ допускается только при наличии у организации ВКХ лицензии на лицензируемые виды деятельности.

Вся продукция, материалы, оборудование, вещества, реагенты, фильтрующие загрузки применяются в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения только при наличии гигиенического заключения на продукцию, а также сертификатов соответствия.

Все производственные лаборатории, осуществляющие контроль качества воды и испытания полученной продукции, должны быть аттестованы в обязательном порядке в соответствии с рекомендациями МИ 2427-97 «Оценка состояния измерений в испытательных и измерительных лабораториях» и аккредитованы (в добровольном порядке) в соответствии с ГОСТ Р 51000.3-96 «Общие требования к испытательным лабораториям».

Все измерения в лаборатории должны проводиться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками, перечень которых дан в ГОСТ Р 51232-98.

Организация ВКХ должна быть специализированной, иметь в своем составе штат обученных лиц, и допущенных к выполнению требуемых работ, а также необходимую материально-техническую базу.

В зависимости от структуры организации ВКХ, определяемой уставом организации, эксплуатация объектов ВКХ проводится подразделениями, состав и численность работников которых определяется организацией ВКХ самостоятельно, с учетом «Методических рекомендаций по организации оплаты труда работников водопроводно-канализационного хозяйства»5.

При организации водозабора с подземных скважин не исключено снижение производительности скважин или ухудшение качества воды в них. При этом организация ВКХ должна провести специальное обследование скважин с привлечением специалистов территориального органа министерства природных ресурсов или организаций, имеющих лицензию на проектирование (строительство, эксплуатацию) централизованных систем питьевого водоснабжения и систем водоотведения поселений.

На основе результатов обследования принимают следующие меры:

а) при снижении производительности водозабора в целом и одновременном снижении уровня подземных вод в пласте, не соответствующем расчетному, рассматривается возможность применения искусственного пополнения запасов подземных вод; при наличии в составе водозабора инфильтрационных сооружений искусственного пополнения подземных вод производится их декольматация (восстановление исходной проницаемости продуктивной толщи); для береговых инфильтрационных водозаборов осуществляется чистка русла реки;

б) при ухудшении качества воды в отдельной скважине, не компенсируемого разбавлением в водопроводе и сборной емкости и не устраняемого на очистных сооружениях, она отключается от сборного водовода и решается вопрос о ее прокачке, консервации или тампонаже;

г) при ухудшении качества воды, вызванного поступлением в скважины загрязненных вод, - выявление источника загрязнения и предотвращение их доступа с последующей дезинфекцией скважин;

д) при ухудшении качества воды, вызванного увеличением в исходной воде примеси до величины, превышающей ее нормируемую предельно допустимую концентрацию, - разбавление водой с меньшей концентрацией этой примеси или организацию очистки воды.

Пуск скважины в эксплуатацию после дезинфекции допускается при удовлетворительных бактериологических анализах воды по согласованию с местным органом Роспотребнадзора.

Один раз в год в период, определяемый местными условиями, производят генеральную проверку состояния водозаборных сооружений (скважин, лучевых и горизонтальных водозаборов).

Результаты проверок и испытаний заносят в паспорта каждой скважины и водозаборных сооружений в целом.

Для всех источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения обязательно устройство зон санитарной охраны (ЗСО). Эксплуатацию первого пояса ЗСО осуществляет организация ВКХ.

Организация водоотведения

Организация схем водоотведения подразделяются по способу транспортировки стоков:

– с центральным коллектором с выходом стоков на канализационные очистные сооружения (далее по тексту КОС);

– локальные канализационные сборники (септики) с вывозом на транспортных средствах стоков на КОС или на поля фильтрации или орошения;

– ливневая канализация с выходом стоков на локальные очистные сооружения и сбросом стоков в водоемы.

На Рисунке 17 приведена принципиальная схема водоотведения от жилого дома в городской канализационный коллектор. Канализационный выпуск от здания обязательно устраивается с канализационным колодцем (на Рисунок 17 «первый канализационный колодец») с обязательной ревизией на трубопроводе в колодце. В условиях многолетнемерзлых грунтов и при наличии проветриваемого подполья здания сбор стоков от канализационных стояков в здании производится в техническом этаже здания или под цокольным перекрытием здания.

Смотровые канализационные колодца устраиваются в местах поворота канализационных трубопроводов уличной сети, в местах стыков канализационных трубопроводов, в местах перепада высотных отметок дна трубопровода, а в прямолинейных участках через определенное проектом расстояние. В местах перепада высот канализационных трубопроводов уличной сети или главного коллектора устраиваются канализационные насосные станции (КНС см. Рисунок 18). В условиях Крайнего Севера и приравненных к ним местностей над канализационными станциями надстраивается здание для обеспечения тепла и обслуживания станции в холодное время года.

Районирование канализационной сети производят с таким расчетом, чтобы протяженность сети района не превышала 250 - 300 км с расстоянием до наиболее удаленной точки не свыше 10 км.

Структура и штаты службы сети определяются в зависимости от величины территории, протяженности и размеров коллекторов канализационной сети, времени ее постройки и перспектив ее развития, сроков строительства новых коллекторов и др. местных условий.

Служба эксплуатации сети осуществляет:

а) проведение количественного и качественного учета сетевого хозяйства - инвентаризацию и паспортизацию сооружений;

б) организацию работы диспетчерской, осуществляющей круглосуточное оперативное руководство всеми эксплуатационными работами их сети;

в) проведение технических осмотров сети, выполнение текущих и капитальных ремонтов сети и ликвидацию аварий;

г) сбор, хранение и систематизацию данных по всем повреждениям и авариям на сети и сооружениях на ней, оценку и контроль показателей надежности.

4МДК 3-02.2001. Правила технической эксплуатации систем и сооружений коммунального водоснабжения и канализации. Приказ Госстроя РФ от 30.12.1999 г. № 168. Электр. ресурс. Консультант+/регион.

5Приказ Госстроя РФ от 31 марта 1999 г. №81 Методические рекомендации по организации оплаты труда работников водопроводно-канализационного хозяйства. Электр. ресурс. Консультант+/регион.

Рисунок 17. Принципиальная схема водоотведения от жилого дома в городской канализационный коллектор

Рисунок 18. Принципиальная схема устройства

канализационной насосной станции

Техническая эксплуатация сети включает:

а) надзор за состоянием и сохранностью сети, устройств и оборудования на ней, техническое содержание сети;

б) устранение засоров и излива сточных вод на поверхность;

в) предупреждение возможных аварийных ситуаций (просадка, повреждение труб, колодцев, камер, запорно-регулирующей арматуры и т.п.) и их ликвидацию;

г) профилактический, текущий и капитальный ремонты, реновацию трубопроводов, каналов;

д) надзор за эксплуатацией сети и сооружений абонентов согласно договорам;

е) надзор за строительством сети, приемку в эксплуатацию новых и реконструированных линий;

ж) ведение отчетной и технической документации;

з) изучение режимов работы сети;

и) разработку перспективных планов развития сети.

В дополнение к перечню необходимой документации служба эксплуатации должна иметь:

а) планы сети с указанием аварийных выпусков, их переключений;

б) исполнительные чертежи сети (план, продольные профили, отдельные сооружения) с указанием на планах смотровых колодцев и привязкой к зданиям или опорным пунктам, длины интервалов между колодцами и диаметры трубопроводов, а на профилях должны быть указаны отметки заложения, уклоны, грунтовые условия, материалы труб;

в) акты и документы на приемку и разрешение на ввод сети в эксплуатацию;

г) инвентаризационные ведомости с указанием технической характеристики каждого района или участка сети, даты постройки и ввода в эксплуатацию, технического паспорта на район сети;

д) журнал эксплуатации, где отмечаются работы, проведенные на участках, датированные и заверенные руководителем или ответственным лицом;

е) график проведения плановых работ по участкам;

ж) журналы с выкопировками аварийных выпусков, местами переключений на канализационной сети и их расположением;

з) мероприятия по локализации и ликвидации аварийных ситуаций на каждом объекте канализационной сети;

и) систему оповещения, взаимодействия.

Для всесторонней оценки режимов работы очистных сооружений необходимо вести количественный и качественный учет работы не только всего комплекса, но и отдельных сооружений по следующим показателям:

а) решетки - количество снимаемых отбросов, их влажность, зольность и плотность - не реже одного раза в месяц;

б) песколовки - количество осадка но объему, его плотность, влажность, содержание и фракционный состав песка - не реже одного раза в месяц;

в) первичные отстойники (в том числе двухъярусные) - количество сырого осадка, его влажность, химический состав, количество выносимых взвешенных веществ (по объему и массе), продолжительность пребывания сточной жидкости в отстойнике - не реже одного раза в декаду;

г) аэротенки – БПКполн ((биохимическая потребность в кислороде полная) - количество кислорода, необходимое для биологического окисления органических веществ бактериями в аэробных условиях за 20 суток. Чем больше величина БПК, тем грязнее стоки.) сточной воды до и после пребывания в аэротенке - не реже одного раза в декаду; продолжительность и интенсивность аэрации; количество активного ила, поступающего в аэротенки, и избыточного активного ила, поданного в илоуплотнитель или на иловые площадки; концентрация, степень рециркуляции и регенерации активного ила, количество воздуха, поданного в аэротенки; содержание растворенного кислорода в воде - один раз в смену;

д) вторичные отстойники - продолжительность отстаивания, величина выноса ила, концентрация рециркулирующего ила - не реже одного раза в декаду, иловый индекс - два раза в декаду;

е) илоуплотнители - количество, влажность, зольность поступающего и уплотненного ила, продолжительность отстаивания, количество взвешенных веществ в осветленной воде - не реже одного раза в декаду;

ж) преаэраторы (преаэраторы и биокоагуляторы применяют для снижения содержания загрязняющих веществ в отстоенных сточных водах сверх обеспечиваемого первичными отстойниками и для извлечения (за счет сорбции) ионов тяжелых металлов и других загрязняющих веществ, неблагоприятно влияющих на процесс биологической очистки) - доза ила, количество воздуха, время аэрации, эффект задержания - один раз в смену;

з) биокоагуляторы - доза ила, количество воздуха, время пребывания сточной жидкости, содержание взвешенных веществ в поступающей и очищенной воде, количество осадка, его влажность и зольность - один раз в смену;

и) биофильтры - БПКполн, ХПК (Химическое Потребление Кислорода при окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием окислителей), количество взвешенных веществ, нагрузка по БПКполн - не реже одного раза в декаду; температура поступающей и очищенной воды, содержание растворенного кислорода - один раз в смену.