Навигация:
Главная → Все категории → Водозаборные и очистные сооружения

Основные элементы водоснабжения и канализации и их проектирование


Основные элементы водоснабжения и канализации и их проектирование

Проектирование очистных сооружений водоснабжения и канализации предприятий и населенных пунктов на Севере представляет сложную задачу, так как требует решений, удовлетворяющих тяжелым геологическим, климатическим и экономическим условиям. За последние годы в нашей стране накоплен определенный опыт проектирования, строительства и эксплуатации водопроводно-канализационных сооружений. Одним из важнейших элементов систем водоснабжения и канализации являются насосные станции.

Водопроводные насосные станции подразделяются на станции первого и второго подъема, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции первого подъема предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения или непосредственно в распределительную сеть.

Насосные станции второго подъема служат для подачи воды из резервуаров чистой воды, расположенных после очистных сооружений, в распределительную сеть и водонапорные башни.

Канализационные насосные станции шахтного типа включают в себя машинное отделение, в котором расположены насосы и приемные резервуары.

Проектированию и строительству санитарно-технических устройств должны предшествовать весьма подробные и тщательные изыскания в районе предполагаемого строительства, имеющие целью изучение как топографических, геологических и гидрометеорологических условий участка строительства, так и физических, химических и биологических свойств воды. Вода должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-73 и 2761-74 в соответствии с указаниями СНиП II-31-74 («Водоснабжение. Наружные сети и сооружения») и II-32-74 («Канализация. Наружные сети и сооружения»).

Для условий Севера надо также учитывать возможные изменения мерзлотно-грунтовых характеристик и температурного режима вечномерзлых грунтов, которые могут произойти в результате строительства и эксплуатации запроектированных сооружений. При этом системы водоснабжения необходимо проектировать одновременно с системами канализации.

В соответствии с принятым в 1970 г. законом об основах водного законодательства предусматривается рациональное использование водоемов для нужд населения и народного хозяйства, а также охрана водоемов от загрязнений.

Задачи водоснабжения и канализации нужно решать комплексно, с учетом охраны и рационального использования водных ресурсов, кооперирования потребителей, возможности перспективного развития, а также на основании принятой схемы, разработанной в составе проекта районной планировки административных и промышленных районов, генеральных планов, проектов планировки и застройки населенных пунктов и промышленных районов. При решении схем канализации следует шире применять систему оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

Водоприемные сооружения. Они должны обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей водой возможно лучшего качества в течение всего года.

Достигается это правильным выбором участка:
а) рекомендуется располагать участок вблизи потребителя воды и источника водоснабжения; он не должен быть затопляем паводками, требовать средств на подсыпку, обвалование;
б) разность отметок между поверхностью земли и горизонтом воды источника водоснабжения желательна наименьшая;
в) должен обеспечиваться забор нужного количества воды хорошего качества на достаточном расстоянии от мест вероятного ее загрязнения;
г) надо учитывать возможность организации зоны санитарной охраны.

Для водозаборных сооружений и площадок водопроводных сооружений при поверхностных источниках водоснабжения границы зоны санитарной охраны реки или водоподводящего канала должны устанавливаться в зависимости от местных санитарных, топографических и гидрологических условий, но всегда они должны быть:
вверх по течению — не менее 200 от водозабора;
вниз по течению — не менее 100 м l'jt водозабора;
по прилегающему к водозабору берегу — не менее 100 м от линии уреза воды при наивысшем ее уровне;
при ширине реки или канала менее 100 м -вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от линии уреза воды в направлении от прилегающего к водозабору берега в сторону водоема;
при ширине реки или канала более 100 м — полоса акватории шириной не менее 100 м.

В северной строительно-климатической зоне места водозабора выбираются на участках рек с постоянным поверхностным или подрусловым стоком и с устойчивой зоной талых грунтов. Места расположения водозаборных сооружений на реках выбирают с учетом характера изменения русла. Условия работы водозаборных сооружений на водохранилищах, озерах и морях резко отличаются от условий их работы на реках.

Существенные осложнения создают возникающие на больших акваториях волнения, а также течения. Скорость течения на морях достигает 7-10 м/с, в водохранилищах — 2-3 м/с. Такие течения переносят наносы, глубинный лед, планктон, водоросли и могут привести к размыву и перемещению берегов. Поэтому водозаборы на водохранилищах, морях и озерах рекомендуется размещать в бухтах, огражденных акваториях или за пределами прибойной зоны.

Во всех случаях для поверхностного водозабора следует выбирать устойчивую (без оползней) береговую полосу у наименее загрязненных участков водоема. Последнее особенно важно, если речь идет о хозяйственно-питьевой воде, а также когда водоприемные сооружения приходится относить на значительное расстояние от населенных пунктов. На берегу должна быть ровная площадка (не уже 30 м), не занятая постройками, с подъездными путями. Глубина воды на намеченном под водозабор участке должна быть достаточной в течение всего года; этому требованию больше всего удовлетворяет прямолинейный плесовый участок реки или вогнутый берег; последний, однако, иногда нужно укреплять, ибо он обычно подвержен размыву, в то время как прямолинейному берегу соответствует устойчивое русло реки без размыва.

Следует избегать расположения водоприемных сооружений на перекатах рек, на заносимых песком участках, в местах блуждающего русла с изменяющими свое положение песчаными островами. В таких случаях становятся необходимыми дополнительные регуляционные сооружения. Поскольку изменения живого сечения реки могут привести к существенному расхождению между проектными и фактическими отметками, то глубины рек надо промерять непосредственно перед составлением проекта и сразу же после паводка. Строители должны перед началом работ сверить фактические отметки с проектными и уточнить рабочие чертежи.

При изысканиях надо обязательно выявить изменения русла реки за многолетний период, что позволит судить о степени и направлении размыва ложа и берегов. Весьма опасны для водоприемных сооружений удары льдин и их навалы во время ледохода (расчет на давление льда см. СНиП II-57-75- «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения»), а также глубинный лед (шуга), который легко примерзает к твердым предметам, например к решеткам водозаборов. При глубинном водозаборе изыскатели должны сосредоточить внимание на гидрологических условиях, химической и биологической характеристиках воды, величине и постоянстве дебита.

Выбрав благоприятное для расположения водозаборных сооружений поперечное сечение реки, устанавливают для него уровни (наименьший, средний меженный и наивысший) горизонта ледостава и ледохода. Исходя из этих данных назначают места расположения водоприемника и насосной станции.

Для Крайнего Севера характерно направление течения с юга на север при большой амплитуде колебаний горизонта воды. При этом максимальные горизонты обычно совпадают с ледоходом при наличии ледовых заторов. Часто русло реки забивается льдом, вследствие чего при значительной его толщине (4-5 м) водозаборные сооружения, возвышающиеся над дном реки, могут быть при ледоходе разрушены.

На реках малой глубины приходится прибегать к специальным мероприятиям, в частности:
а) углублению дна реки у водоприемника и обеспечению постоянства глубин;
б) созданию подпора у водоприемника;
в) одновременному повышению уровня воды и углублению дна реки у водозабора.

При выполнении перечисленных мероприятий наблюдается искусственно ускоренный процесс образования ледостава и прекращение шугообразования.

В выбранном створе рекомендуется предусматривать схемы водозабора с сильно развитым фронтом берегового (ряженого) водоприемника, русло у которого регулируется системой невысоких полузапруд, размещенных у противоположного берега. Можно устроить водозабор с фильтрующим водоприемником с отверстием на уровне дна или комбинированный водозабор, приспособленный для забора поверхностных и подрус-ловых вод.

Выбор места водозабора должен гарантировать безопасную эксплуатацию сооружения. Приемный колодец проектируется в зависимости от отметок поверхности земли и переменного уровня воды, чтобы к нему был доступ и, при максимальных ее горизонтах. Может оказаться целесообразным обваловать колодец и провести берегоукрепительные работы для защиты его во время ледохода. Не рекомендуется намечать приемные сооружения у пристаней и паромных переправ, а также в местах отстоя судов и плотов со спущенными якорями и лотами.

Очистные сооружения канализации. Их располагают ниже по течению рек относительно канализуемых объектов. Площадку для строительства станции очистки сточных вод нужно выбирать с подветренной стороны для господствующих ветров теплого периода года по отношению к жилой застройке. В соответствии со СНиП II-32-74 допускается размещение станции с наветренной стороны при расширении санитарно-защитной зоны.

Санитарно-защитную зону между очистными сооружениями и жилыми кварталами или пищевыми предприятиями принимают в соответствии с требованиями Санитарных норм проектирования промышленных предприятий (СН 245-71); так, при расходе сточных вод до 5 тыс. м3/сут разрыв должен быть н е менее 200-300 м; от 5 до 50 тыс. м3/сут — 300-400 м; от 50 до 280 тыс. м3/сут — 400-1000 м.

При выборе площадки для очистных сооружений следует учитывать ее высотное расположение, причем их желательно располагать на косогорах с уклоном, обеспечивающим самотечное движение сточной воды по сооружениям; этому вполне отвечает общая разность отметок уровней воды на входе в очистную станцию и выходе из нее, равная 3-5 м, если в состав станции входят аэротенки, и 8-10 м при наличии биофильтров.

Объем земляных работ должен быть оптимальным, т.е. объем выемок при заглублении сооружений должен быть равен объему насыпей. Разность отметок между уровнями воды устанавливают с учетом расчетных потерь напора в сооружениях, соединительных коммуникациях и измерительных устройствах. В связи с высокими требованиями, предъявляемыми к сточным водам, сбрасываемым в водоемы, используемые в качестве источников водоснабжения и в рыбохозяйственных целях, в состав очистных сооружений включают объекты, необходимые для полной механической и биохимической очистки сточных вод.

Генеральный план очистных сооружений должен быть компактным и допускать дальнейшее их расширение. Между сооружениями следует предусматривать расстояния, обеспечивающие возможность строительства объектов по очередям при минимальной протяженности технических коммуникаций (лотков, дюкеров, каналов). Нужно также стремиться к равномерному распределению сточных вод между сооружениями. Выше отмечалось, что в условиях Севера очистные сооружения располагают в закрытых отапливаемых помещениях, так как все биохимические процессы при низкой температуре воды чрезвычайно замедляются.

Выпуск сточных вод в реки, не промерзающие зимой, предусматривают на 0,5 м выше дна. В случае промерзания водоема возводится эстакада, по которой прокладывается труба, подающая стоки в специальное ограждение, где сточные воды замораживаются; в весеннее половодье их уносит.

Весьма важной частью водозаборных и очистных сооружений являются трубопроводы. Трубы для наружного водопровода и канализационной сети должны быть прочными, водонепроницаемыми, устойчивыми против коррозии и истирания, гладкими (для уменьшения сопротивления при движении жидкостей). Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют чугунные, стальные, асбестоцементные, железобетонные, пластмассовые и керамические трубы.

Наибольшие трудности возникают при строительстве трубопроводов, расположенных в водостоках и в местах с интенсивным притоком грунтовых вод. На Севере проявляются специфические особенности прокладки магистральных трубопроводов, вызванные мерзлотно-грунтовыми и климатическими условиями районов, где происходит глубокое сезонное промерзание грунтов.

Материал и класс прочности труб для водоводов и водопроводных сетей надо выбирать на основании статического расчета, агрессивности грунта и транспортируемой воды, а также условий работы трубопроводов и санитарных требований к качеству воды.

Так, для самотечных безнапорных трубопроводов применяют железобетонные, бетонные, чугунные, керамические, асбестоцементные трубы, а для напорных — напорные железобетонные, асбестоцементные, чугунные и пластмассовые трубы. Уклон трубопроводов по направлению к выпуску принимают н е менее 0,001; при этом целесообразно трубопровод прокладывать перпендикулярно руслу реки. При устройстве самотечных и сифонных водоводов, опускаемых под воду, возможно применение стальных, свариваемых в плети труб с усиленными стыками, укладываемых на выровненное и утрамбованное дно траншеи. Для этих водоводов надо произвести расчет на всплытие, причем обязательна противокоррозионная оклеечная изоляция (в некоторых случаях — усиленная).

Поперечное сечение самотечных сифонных водоводов определяется гидравлическим расчетом при скорости 0,7-1,5 м/с. Трассу трубопровода запрещается размещать ближе 1 км выше моста и 300 м ниже по течению, вблизи действующих, а также намеченных к строительству гидротехнических сооружений. Следует уделять самое серьезное внимание движению донных наносов, ибо их количество и характер, а также скорость течения определяют способы прокладки траншей, заглубление и балластировку подводных трубопроводов.

Вследствие заносимости подводных траншей фактический объем разработанного подводного грунта, может более чем в два раза превысить проектный объем выемки и потребовать специального плетневого ограждения для защиты траншей от заносов. Кроме того, известны случаи, когда занесенные песком трубопроводы не могли быть в дальнейшем использованы и вывели водозабор из строя.

Общая стоимость трубопровода с увеличением его заглубления возрастает сравнительно медленно. Стоимость земляных работ при дополнительном заглублении на 1 м повышается примерно на 20-25%, поэтому в указанных случаях заглубление увеличивают, что гарантирует безаварийную службу водозабора. На судоходных реках заглубление трубопровода ниже дна русла обычно принимается 0,8-1,5 м, на несудоходных — 0,5 м, в прибрежной морской полосе-1-2,5 м. При определении глубины траншеи назначается запас на заносимость — 10-25% от заглубления в зависимости от скорости течения и характера грунта.

При строительстве морских трубопроводов необходимо считаться с действием приливно-отливных течений (их скоростью, амплитудой колебаний горизонтов), волновой нагрузкой, усиленной коррозией стальных труб под воздействием морской воды. Кроме того, для строительства таких трубопроводов требуются дополнительные данные: о силе ветра, его скорости и направлении, продолжительности и повторяемости туманов и штормов.

Во всех случаях трубопровод надо укладывать ниже предполагаемого размыва дна. Данные о колебаниях горизонта воды позволяют определить место оголовка, который устанавливается с таким расчетом, чтобы вода могла поступать в него и при самом низком уровне в водоеме. Место для оголовка выбирается исходя из надежности грунта, постоянного наличия воды хорошего качества, устойчивости русла в этом месте и т. п.

На основании технико-экономических и теплотехнических расчетов с учетом назначения трубопровода, плотности застройки территории и мерзлотно-грунтовых условий выбирается совмещенная бесканальная прокладка труб. При эксплуатации таких трубопроводов следует учитывать, что опасный для их замерзания период обычно не совпадает с периодом минимальных температур воздуха и может сдвигаться на два-три месяца, что определяется глубиной укладки труб и температурным режимом грунта. Теплоизоляция трубопроводов при бесканальной прокладке, как правило, не устраивается.

В условиях Севера, для повышения надежности сетей и снижения эксплуатационных расходов, при разработке проектов водоснабжения и канализации необходимо предусматривать широкое применение средств контроля, автоматического регулирования, диспетчерского управления их температурным и гидравлическим режимами. Одним из важных мероприятий является оснащение трубопроводов специальной незамерзающей арматурой.

Похожие статьи:
Устранение фильтрации в бетонных колодцах

Навигация:
Главная → Все категории → Водозаборные и очистные сооружения

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум