Основы водоснабжения и водоотведения

Федеральное агентство по образованию

Московский  государственный строительный университет 
 
 
 
 
 
 

Факультет: ПГС

Кафедра: Водоснабжения

Специальность: 2903 «Промышленное  и гражданское строительство» 

Дисциплина: «Водоснабжение и водоотведение» 
 
 
 
 

Конспект  на тему: 

ОСНОВЫ  ВОДОСНАБЖЕНИЯ И  ВОДООТВЕДЕНИЯ 
 
 
 
 
 

Руководитель                                                                                           Макиша Н.А. 

Студент                                                                                                      Курков О.В.

Курс III заоч.отд.

Группа  
 
 
 
 

                                                                                          Москва 2011 г

Оглавление: 

1. Водоснабжение                                                                               3-4                                                       
1. Качество воды                                                                       4-5
2. Давление воды                                                                      5-8

 

2. Водоотведение                                                                               8-10

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Водоснабжение

     Вода необходима для жизни. При проектировании зданий, особенно жилых, требуется, чтобы во все жилища без исключения подавалась вода в соответствии с их основными потребностями. Фактически это обеспечивается действующими законами. «Основные потребности» включают в себя не только воду, необходимую для поддержания жизни, но также и воду для санитарных и противопожарных нужд. Это составляет сущность определения предмета «Водоснабжение и канализация» применительно к жилым зданиям. Иногда сюда же относят и газоснабжение, однако это делается скорее в силу некоторого внешнего сходства систем.

     В ходе человеческой истории поиск воды определял места расположения лагерей, стоянок и городов и является первой проблемой при выполнении проекта жилища, будь то отдельный дом или целый массив, Имеется две категории источников       воды - индивидуальный и коммунальный (централизованный), и прежде чем продолжить выполнение проекта, необходимо убедиться в наличии хотя бы одного из них.

     Индивидуальным источником воды могут быть подземные воды, извлекаемые из пластов с помощью скважин, близко расположенная река или озера, или же дождевая вода, собираемая и сохраняемая в емкостях. Дождевая вода, текущая по земле, обычно сильно загрязнена. Для большинства мест индивидуальный источник воды означает скважину. Не существует правил или принципов, согласно которым можно было бы предугадать дебит скважины, поэтому лучшим способом является изучение местности. Чем больше бурить скважин, тем больше шансов найти дополнительный источник воды. В то же время чем больше пробурить скважин, тем больше воды будет извлечено из водоносного горизонта и тем больше опасность его повредить или истощить. Иногда водоносный горизонт находится под давлением, достаточным для того, чтобы вода под напором изливалась наружу. Скважина, в которой используется такой источник, называется артезианской, однако в большинстве скважин для того, чтобы поднять воду на поверхность и создать напор, под которым вода будет транспортироваться, нужен насос. Скважину создают путем бурения в земле круглого отверстия на глубину, при которой из скважины поступает достаточное количество воды. Чтобы получить непрерывный канал для подъема воды, в отверстие забивают трубу из коррозионно-стойкого материала. Нижнюю часть трубы снабжают перфорированным экраном, обычно из латуни, который должен находиться в водоносном пласте. Через перфорацию вода поступает в трубу. Кроме того, экран служит фильтром, задерживающим песок, глину и гравий, насколько это возможно. В большинстве проектов для жилых зданий диаметр трубы равен 100—200 мм, но бывает и большим. Насос для скважины делают таким, чтобы он входил в трубу. Вал насоса приводится во вращение электродвигателем или газовой турбиной, расположенными наверху скважины, которые должны быть укрыты. В зависимости от размещения насоса может потребоваться отопление машинного отделения, особенно для районов с холодным климатом. Пока вода течет из скважины, она не может замерзнуть, однако это может произойти ночью или в другое время, когда насос остановлен. Источником воды второго типа является коммунальный водопровод. В этом случае водоснабжение деревень и городов производится централизованно по сети труб, называемых водопроводными магистралями. Эта сеть обычно проложена по улицам и аллеям (или рядом с ними). Она четко нанесена на карту. Ответвления от магистралей к потребителям контролируются городскими властями. 

1.1 КАЧЕСТВО ВОДЫ

     Главный критерий качества воды — ее чистота; она не должна содержать организмов и вредных веществ, опасных для жизни людей и животных. В городских системах требования к чистоте составляют часть соглашения между поставщиком и потребителем (имеются в виду частные водопроводные фирмы). В частных системах забота о сохранности воды лежит на владельцах, которые действуют в соответствии с законодательством, а за обработкой ее следят специальные контролеры. Главный вид обработки заключается в небольшом хлорировании воды, чтобы убить опасные организмы, однако количество добавляемого хлора должно быть минимальным, чтобы не образовался неприятный привкус воды.

     Другой химической добавкой к воде служит фтор. Случайно было обнаружено, что у жителей юго-западных районов США наблюдается феноменально небольшое гниение зубов. Проведенные анализы воды из местных источников показали в ней высокое содержание фтора. Это позволило авторитетам в области стоматологии установить взаимозависимость между данными явлениями. В связи с таким открытием многие специалисты коммунального хозяйства начали добавлять в воду фтор, хотя против него имеются некоторые возражения религиозного характера, а также связанные с опасностью возникновения побочных явлений, которые в настоящее время остаются неизученными.

     Содержание в воде ряда химических веществ придает ей свойство, называемое «жесткостью». Хотя это и не влияет на жизнь или здоровье людей, однако «жесткость» становится нежелательной по двум причинам. Во-первых, она препятствует образованию мыльной пены. Во-вторых, при нагревании воды эти вещества активно выделяются и отлагаются на греющих поверхностях в виде осадка, который обладает теплоизолирующим свойством и может в лучшем случае снизить эффективность работы нагревателя, а в худшем случае привести к его поломке. Не весь осадок остается в нагревателе. Некоторая его часть оседает на трубах и за время многолетней работы может их полностью закупорить.

     Жесткость воды выражается в процентах содержания накипеобразующих компонентов в единице объема воды. Удобным показателем являются также миллионные доли содержания компонента, т. е. когда одна молекула или один грамм компонента приходится на миллион молекул или граммов воды. По этой шкале жесткость воды находится в пределах от 75 до 700 единиц. Процесс «умягчения» (или стабилизации) состоит в обработке воды, жесткость которой выше нормы. А какая же жесткость считается достаточно большой? Практикой установлено, что вода с жесткостью 140 единиц не нуждается в умягчении; при жесткости от 140 до 350 единиц хотя бы часть воды, подлежащей нагреванию, следует умягчить, а при жесткости более 350 единиц вся вода должна быть подвергнута умягчению.

     Умягчение достигается путем добавления к воде солей, которые удерживают накипеобразующие компоненты в растворенном состоянии и тем самым препятствуют их осаждению. Чаны или сосуды для этих солей требуют места и их монтажа, о чем не следует забывать при проектировании жилых зданий. О степени жесткости воды можно узнать из сведений, поставляемых работниками коммунального хозяйства, а если источник индивидуальный, то путем анализа пробы воды. Процесс умягчения следует контролировать, чтобы жесткость воды находилась в пределах 50—75 единиц, меньшая жесткость приводит к тому, что мыльную пену трудно смыть, и усиливаются коррозионные свойства воды.

     В жилых зданиях имеется еще и другая статья расхода воды — поливка газонов, мытье лестниц, окон и т.д. Жесткость воды, используемой для этих целей, несущественна, поэтому не нужно тратить деньги на ее умягчение и очистку. Но следует помнить, что такую воду нельзя смешивать с чистой водой, предназначенной для питья. 

1.2 ДАВЛЕНИЕ ВОДЫ

     Проектировщик обязан изучить не только качество воды, которая предназначена для употребления, но также знать, при каком давлении она должна поступать к потребителям. Подача воды под давлением необходима в трех целях. Прежде всего для удобства. Давление в конечной точке потребления должно быть строго определенным, чтобы обеспечивалось быстрое вытекание воды. Во-вторых, давление должно быть достаточным, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление, которое испытывает вода при прохождении по трубам, через водомеры, нагревательные приборы и другие устройства. Третьим фактором, регламентирующим давление воды, является высота здания. Вода обладает собственным весом, и для того, чтобы поднять ее на самый верх, в нижней точке трубы необходимо создать достаточно большое давление. Чтобы поднять воду на высоту одного этажа обычного жилого дома, необходимо иметь давление 0,27 кг/см2. Рассмотрим в качестве примера 20-этажный дом.

     Для хорошей работы душевых и уборных на последнем этаже давление воды должно быть, по рекомендации изготовителей сантехнических устройств, 1 кг/см2. После того как трассировка трубопрово­дов намечена, необходимо определить гидравлические потери. Допустим, они составили 1,4 кг/см2. Тогда очень просто подсчитать сум­марное давление, кг/см2: 

Давление в верхней  точке системы 1

Потери давления на трение 1,4

Давление, необходимое  для подъема на 10-й этаж 5,4

Итого    7,8

     Такое давление имеется в немногих магистралях городского водопровода. Поэтому необходимое давление должно быть дополнительно создано повысительной (водоподъемной) установкой. Представим себе коммунальную водопроводную систему, в которой давление на вводе (гарантийный напор) не падает ниже 3,9 кгс/см2. Какое давление должно создаваться установкой?

Требуемое, кгс /см2    - 7,8

Располагаемое, кгс/см2    - 3,4

Необходимое повышение  давления, игс/см2     - 4,4

     Для повышения давления служат центробежные насосы, непосред­ственно соединенные с электродвигателями, хотя в редких случаях приводом может быть газовый двигатель или турбина. Обычно приме­няют системы трех типов: с водонапорными баками, с воздушными (гидропневматическими) баками и насосные.

     СИСТЕМЫ С ВОДОНАПОРНЫМИ БАКАМИ. Один или более баков, емкость которых примерно обеспечивает суточное потребление воды в здании, располагают на крыше достаточно высоко, чтобы создать необходимое давление в квартирах, расположенных на верхнем этаже. Насосы со сравнительно небольшой подачей наполняют эти баки ночью или в середине дня, когда разбор воды минимальный, и поддерживают там заданный уровень. Стальные баки покрывают изнутри коррозионно-стойким слоем и периодически контролируют качество покрытия. Иногда баки изготовляют из дерева, что исключает коррозию, но требует принятия мер против протечки воды,

     Преимущество данной системы — небольшой размер насоса и соответственно маленькая пиковая потребность в электроэнергии, а также достаточный запас воды на случай ремонта насоса. Недостатки — пространственные и строительные. Чтобы создать необходимое давление, большой бак должен быть установлен достаточно высоко над верхним этажом, т. е. чтобы обеспечить на верхнем этаже давление 1 кгс/см2, необходимо поднять этот бак выше последнего этажа на 10м. Принимая во внимание массу бака с водой и надстройки, понятна та дополнительная нагрузка, которая должна передаваться на фундаменты дома.

     СИСТЕМА С ВОДОВОЗДУШНЫМИ (ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИМИ) БАКАМИ создана для того, чтобы избежать необходимости в надстройке, упомянутой выше. Прерывисто работающие насосы, производительность которых равна максимальному потреблению воды, накачивают воду в бак достаточно умеренных размеров. Бак наполовину наполнен водой, а наполовину—воздухом под давлением, необходимым для обслуживания здания. Воздушная «подушка» заставляет часть воды выйти из бака, прежде чем давление упадет достаточно низко, чтобы снова включить насосы. Размеры воздушной подушки и бака выбирают таким образом, чтобы насосы включались не чаще 12 раз в 1 ч при пиковой нагрузке и только 2 раза за 6 ч 'работы ночью. Через какой-то период часть воздуха поглотится водой, поэтому для поддержания необходимого давления следует предусмотреть установку небольшого воздушного компрессора.

     НАСОСНАЯ СИСТЕМА. Стремясь еще больше уменьшить место для установки гидропневматического бака, инженеры усовершенствовали конструкции насосов, вентилей и приборов автоматики, необходимых для создания насосной системы постоянного давления. Один маленький насос, называемый «командным», производительностью 25% максимально ожидаемого потребления, работает непрерывно или почти непрерывно. Другие два насоса одинаковой производительности рассчитаны на 55—75% ожидаемого потребления. Приборы автоматики включают и выключают насосы в соответствии с объемом потребляемой воды, а регулирующие вентили изменяют подачу в зависимости от количества работающих насосов. Например, если фактическое потребление составляет 10% расчетного, «командный» насос может работать один, а его регулирующий вентиль будет дросселировать поток воды на напорной линии таким образом, чтобы подача уменьшилась с 25 до 10% от полной производительности установки. В периоды, когда вода почти не потребляется, например ночью, насосы могут быть выключены.