Водоснабжение и водоотведение городов населённых мест России

Программа изысканий была представлена на рассмотрение «Комиссии по надзору за постройкой нового водопровода и канализации» и одобрена последней 30 января 1913 г. Общее руководство было возложено на главного инженера Московских водопроводов К. П. Карельских, а химические исследования были поручены заведующему Рублевской лабораторией С. А. Озерову.

С осени 1913 г. по февраль 1915 г. было совершено 130 экскурсий для взятия проб, из них: на Волгу -- 46, Оку -- 52, Москву -- 17, Клязьму -- 8 и на озера -- 7. При этом в лаборатории было сделано свыше 350 химических анализов воды.

На основании произведенных исследований полученные результаты резюмировались следующим образом:

· вода р. Волги как в районе с. Шоши, так и в районе Савелова, р. Оки выше г. Коломны, р. Москвы выше г. Можайска была признана свободной от загрязнения веществами животного происхождения. Единственным пороком москворецкой воды являлось усиление в ней во времена весенних паводков неприятного землистого или землисто-тинистого запаха, не поддающегося уничтожению химическими средствами и способного причинить иногда много беспокойства, как, например, весной 1911 г.

· вода р. Клязьмы, удовлетворительная по своему естественному составу, сближающему ее с водой р. Москвы, не могла быть признана пригодной для целей речного водоснабжения, так как носила явные следы промышленного загрязнения, намечающегося уже в фабричном районе ст. Щелково-Хомутово, хотя верховья р. Клязьмы, по-видимому, не имеют причин для постоянного загрязнения.

Полученные результаты были переданы для рассмотрения Комиссии, которая признала в 1916 г. необходимым в дополнение к произведенным в 1914--1915 гг. исследованиям изучить изменение свойств воды рек Оки и Волги в процессе их очистки. Подобные исследования проводились с августа 1916 г. по декабрь 1917 г. Затем они были прерваны, и к вопросу строительства в Москве нового водопровода вновь вернулись только в 1925 г.

Особый раздел в изучении состава природных вод этого периода составляют исследования, проводившиеся Министерством путей сообщения и управлениями дорог.

Эти работы носили довольно узкий характер -- изучение состава вод, питающих станции, а) Службой тяги для определения степени пригодности этих вод к использованию в паровых котлах; б) Службой пути для санитарной оценки пригодности вод для целей водоснабжения.

Главная особенность этих исследований:

· их привязанность в географическом отношении к полотну железной дороги;

· проведение одновременных исследований вод -- речных, озерных, грунтовых (артезианских и копаных колодцев) и т.п.

К сожалению, опубликованы данные лишь незначительной части собранных в ходе этих исследований материалов. Среди них сведения о составе вод артезианской скважины на ст. Увек (Погребов Н. Ф., 1914), ст. Пенза (Стопневич А., 1916), на линии Кахетинской железной дороги (Рябинин А. Н., 1912), 3-х колодцев Юго-Восточной железной дороги (Архипьянц У. А., 1908). Опубликованы также сведения о гидротехнических изысканиях вдоль железнодорожной линии Саратов-Миллерово (1910), Уральск-Илецк (1911), Уральск-Орск, предпринятых М. Л. Двинским (1911, 1913, 1914). Он приводит данные сокращенных химических анализов вод рек Урала, Оки, Дона с их притоками, рек Хопра, Медведицы и др., 4 озер Уральской области, а также колодцев и родников (в общей сложности -- 45 различных анализов). Все эти материалы содержат сведения о единичных определениях состава вод. Данные о систематических стационарных исследованиях приводятся только в статье «Состав вод источников (наземные воды), питающих станции Рязанско-Уральской железной дороги» С. И. Кошеляева (1916), в которой анализируются результаты, полученные в Саратовской химической Лаборатории Рязанско-Уральской железной дороги. С 1897 по 1915 гг. здесь был сделан 221 анализ вод, питающих станции этой дороги. Эти исследования проводились под руководством Н. И. Малинина, а впоследствии С. И. Кошеляева.

Методика отбора проб типична для всех исследований, проводившихся МПС. Пробы вод на анализ отбирались дорожными мастерами в объеме 1/4 ведра, и в посуде с притертой пробкой, опечатанной сургучом, доставлялись в лабораторию. В воде по единой методике определялись сухой остаток, величина жесткости (общей и постоянной), перманганатная окисляемость, а также Si02, Fe203+Al203, CaO, MgO, CI, Si03, NH3, N203, N205.

Параллельно с исследованиями, базировавшимися на определенную химическую лабораторию, Комитетом железных дорог направлялись различные экспедиции (Тихонов, 1917; Данные анализов..., 1914). Так, в 1893 г. экспедиция Управления Западно-Сибирских железных дорог под руководством горного инженера В. В. Сакозича проводила изучение горько-соленых озер вдоль «Горькой линии Сибирского казачьего войска» от Омска до Пстропааловска (Сакович, 1894). В ходе этих работ была выяснена полная непригодность этих вод для водоснабжения железных дорог: величина жесткости более чем в 5 раз превышала допустимую. I) связи с этим были также исследованы подземные воды артезианских колодцев вдоль полотна Западно-Сибирской железной дороги.

3. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

3.1 ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ

Современные системы водоснабжения городов и населенных мест представляют собой сложные технические системы, обеспечивающие прием природной воды, ее очистку с последующей подачей и распределением воды потребителям.

Наиболее распространены многофункциональные системы водоснабжения, предназначенные для питьевого, бытового, хозяйствено-производственного и противопожарного водоснабжения.

Годовое потребление воды распределяется основными потребителями системы городского водоснабжения следующим образом, %: хозяйственно-питьевые нужды населения -- 56 (для приготовления пищи и питья -- 30, для стирки -- 10, для пользования ваннами -- 30, для работы смывных бачков -- 30); нужды общественных зданий -- 17; промышленные нужды -- 17; пожарные -- 3; городские нужды (поливка улиц и зеленых насаждений, рабочих фонтанов и др.) -- 1 и прочие -- 6. [ Комплексное использование водных ресурсов: Учебное пособие/С.В.Яковлев, И.Г. Губий, И.И. Павлинова, В.Н. Родин.- М.: Высшая школа 2005.]

Состав и свойства питьевой воды при любом типе водоисточника, способе обработки и конструктивных особенностях водопроводной сети должны обеспечивать безопасность в эпидемиологическом отношении, безвредность химического состава и благоприятные органолептические свойства. Технические и гигиенические требования и нормы, предъявляемые к питьевой воде, регламентирует ГОСТ 2874--82 и СанПиН № 4630--88.Среднесуточное водопотребление служит отправной точкой определения расчетного расхода воды, который необходим для удовлетворения потребности населения в любое время года, месяца, недели, включая сутки наибольшего водопотребления.

Параметры водопроводных сооружений систем водоснабжения городов и населенных мест рассчитывают на определенный расчетный период, который может включать несколько очередей строительства, учитывающих перспективу развития города и повышение уровня благоустройства потребителей воды.

Расход воды, на прохождение которой рассчитывают элементы системы водоснабжения, изменяется в течение кварталом года, месяцев сезона, часов суток и минут часа. Эти колебания водопотребления необходимо учитывать при проектировании системы водоснабжения с заданным уровнем благоустройства Рост численности населения и увеличение норм водопотребления поддаются прогнозу.

Данные о прогнозе развития города учитывают в процессе проектирования новых систем водоснабжения путем резервирования дополнительных площадей для развития тех или иных цементов, предусмотренных очередностью строительства. Сезонные изменения водопотребления определяют главным образом миграция населения и климатические факторы, характерные для заданного места расположения города.

Параметры водопроводных сооружений системы рассчитываются таким образом, чтобы удовлетворить потребности населении к воде в период сезонных циклов. При подборе насосного оборудования и особенно при технико-экономическом расчете водоводов и водопроводных сетей учитывают кратковременно п, периодов максимального водопотребления.

Суточные и часовые колебания расходов воды являются результатом неравномерности потребления воды в городе. Неравномерность потребления воды в дни недели обусловлена укладом жизни города и связана главным образом с чередованием рабочих и нерабочих дней и в значительной мере зависит от производственного профиля города или населенного места. Водопроводные сооружения системы водоснабжения должны иметь достаточную производительность для гарантированной подачи воды в сутки «максимального водопотребления». При этом допускается форсированный режим работы -- повышенные скорости движения воды в трубах водопроводных сетей, им ход насосов из зоны оптимальных значений коэффициентов полезного действия, повышенный расход реагентов на очистных "сооружениях и т. п. Форсированный режим работы системы в сутки и максимального водопотребления оправдывается тем, что в сутки «среднего водопотребления», составляющего значительную часть работы водопроводных сооружений, насосы находятся и оптимальном режиме эксплуатации. В значительной степени на режиме работы системы отражается часовая неравномерной, водопотребления.

Водопотребление зависит от степени благоустройства здании, численности населения и климатических условий населения пункта или города. Неравномерность водопотребления наблюдается в течение суток: максимальный расход воды -- в середине дня, минимальный -- ночью. Существенно возрастает водопотребление в праздничные и предвыходные дни.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды колеблется и даже в течение часа. При расчете водопотребления в населенных пунктах используют коэффициенты суточной ксут и часовой неравномерности, которые выражают отношение максимального потребления воды к среднему ее потреблению в течение суток и часа соответственно. Нормы удельного водопотребления в зависимости от степени благоустройства зданий регламентируются.

Расход воды на поливку принимают в зависимости от типа покрытия территории, способа ее поливки, вида растений и насаждений, климатических и других местных условий. Расход колеблется от 0,3 до 15 л/м2.

Распределение расходов воды по часам суток в населенных пунктах, на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях принимают на основании расчетных графиков водопотребления. При построении таких графиков исходят из принимаемых и проекте технических решений, исключающих совпадение по времени максимальных отборов воды на различные нужды.

Потребность человека в воде определяется путем статистической обработки данных, полученных на основе медико-гигиенических исследований. В диаргамме представлены результаты этих исследований.

В современных условиях среднее удельное водопотребление в городах и населенных пунктах составляет около 250 л/(сут * чел). В настоящее время разработаны мероприятия по приостановинию роста водопотребления. Сокращение норм коммунального водоснабжения позволит уменьшить общие потребности в воде.

С целью сокращения непроизводительных расходов воды (утечек воды через неплотности труб, арматуры и санитарно-технического оборудования жилых и общественных зданий) рекомендуется регулировать напор воды в зданиях в зависимости от их высоты (применение систем зонирования по требуемой величине напора, исключение чрезмерных напоров воды, использование совершенной запорно-пусковой арматуры, внедрение насосно-силового оборудования с регулируемой частотой вращения и др.).

Коммунально-бытовое водопотребление предъявляет чрезвычайно высокие требования к качеству воды и к бесперебойной ее подаче. В первую очередь и при любых экстремальных условиях люди должны быть обеспечены водой. Эти требования узаконены «Основами водного законодательства» в виде приоритета использования воды для снабжения населения.

3.2 ВОДООТВЕДЕНИЕ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Водоотведение (сброс сточных вод) -- удаление сточных вод за пределы населенного пункта, предприятия или других мест использования. Сточные воды отводятся в водоемы, подземные горизонты или бессточные впадины на очистку, а также на очистные сооружения других организаций.

В процессе жизнедеятельности человека вода загрязняется веществами органического и минерального происхождения. Изменяются и ее физические свойства. Такие воды принято называть сточными.

3.2.1 СТОЧНЫЕ ВОДЫ

В процессе жизнедеятельности человека вода загрязняется веществами органического и минерального происхождения. Изменяются и ее физические свойства. Такие воды принято называть сточными.

Сточные воды представляют собой жидкие отходы, образующиеся в результате бытовой и производственной деятельности людей, а также организованного удаления с территорий атмосферных осадков.

Сточная вода служит благоприятной средой для развития разнообразных микроорганизмов, в том числе и патогенных, являющихся возбудителями и распространителями инфекционных заболеваний. Загрязняя окружающую среду, сточные воды одновременно создают условия для возникновения болезней человека и эпидемий. В сточных водах могут содержаться и токсические вещества (кислоты, щелочи, соли и др.), способные вызнать отравление живых организмов и гибель растений. В сточных водах содержатся также загрязнения минерального, органического и бактериального происхождения. Степень их загрязнения определяется показателями санитарно-химического анализа К ним относятся ВПК, ХПК, перманганатная окисляемость, содержание биогенных элементов, реакция среды, температура.

В городах расход бытовых вод с 1 га площади кварталов равен 0,3...2 л/с (удельный расход) или 10...600 тыс. м3Дод. В водоотводящую сеть они поступают сравнительно неравномерно. Наибольший расход за 1 ч, может превышать средний расход в сутки в 1,4...2,5 раза, а наименьший -- может быть меньше сред» него расхода в сутки в 1,5...2,5 раза. Следовательно, расходы по часам суток могут изменяться в 2...5 раз.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности содержат различные загрязнения и различные их концентрации.

Для решения вопроса сбора, отведения и обезвреживания атмосферных осадков важное значение приобретает анализ повторяемости месячных и сезонных сумм осадков различной величины и суточный максимум осадков (мм) различной обеспеченности.

В дождевых водах содержится значительное количество не- растворенных минеральных органических примесей.

Необходимость строительства водоотводящих систем диктуется санитарными требованиями и стремлением к улучшений жилищно-бытовых условий.Комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, предназначенных для сбора, отвода (транспортирования) за пределы обслуживаемых объектов, очистки, обезвреживания и обеззараживания загрязненных сточных вод и выпуска их в водоемы, называетсяводоотводящей системой. Водоотводящие системы также обеспечивают отвод и очистку вод, образующихся вследствие выпадения атмосферных осадков и таяния снега.

Водоотводящая содержит следующие элементы: водоотводящую систему в зданиях и внутриквартальные водоотводящие сети; внешнюю водоотводящую сеть; регулирующие резервуары; насосные станции и напорные трубопроводы; очистные сооружения; выпуски очищенных сточных вод в водоём и аварийные выпуски; дождеприемники; ливнеспуски.