Принципы проектирования водоотводящей сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Системы водоотведения

1.1 Экономическое и экологическое значение систем водоотведения

1.2 Системы водоотведения городов, их сравнительная характеристика

1.3 Общая схема водоотведения и ее элементы

1.4 Принципы проектирования водоотводящей сети

2. Гидравлический расчет водоотводящих сетей

2.1 Режим движения сточных вод в водоотводящих сетях

2.2 Минимальные диаметры труб. Степень наполнения труб и каналов. Расчетные скорости. Минимальные уклоны

2.3 Гидравлический расчет напорных трубопроводов. Расчет дюкеров

3. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ и пути их решения

3.1 Основные проблемы работы системы водоотведения

3.2 Российский и зарубежный опыт по решению проблем системы водоотведения

ЗаключениЕ

Список использованных источников

Введение

Тема системы водоотведения является одной из самых актуальных.

Водоотведение, совокупность санитарных мероприятий и технических устройств, обеспечивающих удаление сточных вод за пределы населённого пункта или промышленного предприятия.

Водоотведение, как и водоснабжение, играет важную роль в обеспечении необходимых условий проживания в городе. Система водоотведения - необходимый элемент современного городского хозяйства. Системы водоотведения устраняют негативные последствия воздействия сточных вод на окружающую природную среду. Нарушения и сбои в ее работе могут ухудшить санитарно-эпидемиологическую ситуацию в городе.

В наше время проблемы водоотведения и очистки сточных вод, становятся очень актуальными в связи с многочисленными экологическими бедствиями. В России большинство градообразующих предприятий ориентировано на промышленность. Такие предприятия сбрасывают в местные водоемы огромное количество практически неочищенных сточных вод, невзирая на все нормы и правила. Необходимо применять новые, более эффективные и более дешевые методы очистки сточных вод.

Актуальность темы курсовой работы имеет помимо экологического и экономический аспект. Система водоотведения - это огромный комплекс сооружений, обслуживание и ремонт которого требуют серьезных затрат. Поэтому необходимо внедрять новые технологии, позволяющие снизить капитальные затраты.

Целью курсовой работы является изучение систем водоотведения.

Задачи, которые необходимо решить для достижения цели:

а) определить понятие «система водоотведения»;

б) рассмотреть экономическое и экологическое значение систем

водоотведения;

в) произвести гидравлический расчет водоотводящих систем.

г) выявить основные проблемы системы водоотведения;

д) рассмотреть российский и зарубежный опыт решения этих проблем;

Объектом исследования является система водоотведения.

Предмет исследования - основные проблемы системы водоотведения и пути их решения.

Информационной базой для написания данной курсовой работы послужили нормативная и законодательная база, научная, специальная и справочная литература.

Работа изложена на 35 страницах компьютерного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, включает 3 таблицы, 6 рисунков, библиография насчитывает 28 наименований.

1. Системы водоотведения

1.1 Экономическое и экологическое значение систем водоотведения

водоотведение гидравлический экологический сточный

Сточные воды образуются при использовании природной или водопроводной воды для бытовых целей и технологических процессов промышленных предприятий. К сточным водам относятся также атмосферные осадки - дождевые и талые воды, выпадающие на территориях городов, населенных мест и промышленных предприятий. Сточными водами также являются подземные воды, извлекаемые из шахт при добыче полезных ископаемых. Такие воды являются источником различных заболеваний и распространения эпидемий. [4]

Системы водоотведения устраняют негативные последствия воздействия сточных вод на окружающую природную среду. После очистки сточные воды обычно сбрасываются в водоемы. Наиболее совершенными системами являются замкнутые системы водоотведения, обеспечивающие очистку сточной воды до качества, при котором возможно повторное использование воды в промышленности или сельском хозяйстве.

Системы водоотведения тесно связаны с системами водоснабжения. Без водоотведения невозможно строить здания высотой более 2-3 этажей. Потребление и отвод воды от каждого санитарного прибора, квартиры и здания без ограничения обеспечивают высокие санитарно-эпидемиологические и комфортные условия жизни людей. Только современные сплавные системы водоотведения позволили людям оборудовать свои квартиры не только раковинами для мойки посуды и умывальниками, но и ваннами с использованием горячей воды. Кроме этого, постоянный рост и развитие промышленности привел к возрастанию объемов производственных сточных вод и степени их загрязненности. Правильно запроектированные и построенные системы отведения стоков при нормальной эксплуатации позволяют своевременно отводить огромные количества сточных вод, не допуская аварийных ситуаций со сбросом стока в водоемы. Это, в свою очередь, позволяет значительно снизить затраты на охрану окружающей среды и избежать ее катастрофического загрязнения. [9]

1.2 Системы водоотведения городов, их сравнительная характеристика

Система водоотведения города - комплекс сооружений, предназначенный для приема и отведения сточных вод всех категорий. Удаление сточных вод за пределы населенных пунктов и промышленных предприятий осуществляется, как правило, самотеком по трубам и каналам, поэтому их прокладывают с уклоном. В современных городах устраивают централизованную систему водоотведения, состоящую из внутренних и наружных водоотводящих сетей, насосных станций и очистных сооружений.

Выделяют три основные системы водоотведения:

1. Общесплавная система имеет одну водоотводящую сеть, предназначенную для отвода сточных всех видов: бытовых, производственных и дождевых. [5]

Рис. 1. Схема общесплавной системы водоотведения

Во время сильных дождей часть смеси производственно-бытового и дождевого стока сбрасывается в водный поток через ливнеспуски.

2. Раздельная система водоотведения бывает полной и неполной. Полная раздельная система водоотведения имеет две закрытые водоотводящие сети, одна - для отведения бытовых и производственных стоков, вторая - для отвода дождевых сточных вод. Неполная раздельная система отличается от полной тем, что дождевые стоки отводятся открытой сетью, то есть уличными лотками, кюветами и канавами.

Рис. 2. Схема раздельной системы водоотведения

Дождевые сточные воды могут отводиться в водоем, как без очистки, так и с очисткой.

3. Полураздельная система водоотведения имеет две водоотводящие сети - производственно-бытовую и дождевую. В местах пересечения этих сетей устраивают разделительные камеры, назначение которых состоит в том, чтобы сбрасывать в водоем во время сильных дождей избыточную часть стока. Таким образом, в производственно-бытовую сеть через разделительные камеры поступает только наиболее загрязненная часть ливневых сточных вод. [5]



Рис. 3. Схема полураздельной системы водоотведения

Кроме этих основных систем, в некоторых городах может быть еще одна.

Комбинированная система водоотведения - это такая система, при которой населенный пункт в одной части оборудован общесплавной системой, а в другой - полной раздельной. Такие системы складываются исторически в развивающихся городах.

1.3 Общая схема водоотведения и ее элементы

Схемой водоотведения называется технически и экономически обоснованное проектное решение принятой системы водоотведения с учетом местных условий и перспектив развития объекта водоотведения.

Схема водоотведения обслуживаемого объекта (города или промышленного предприятия) включает разнообразные сооружения, которые по своему назначению делятся на две основные группы. [7]

К первой группе относят оборудование и сооружения, предназначенные для приема и транспортирования сточных вод:

· Внутренние водоотводящие устройства (внутренняя сеть),

· Наружная водоотводящая сеть,

· Насосные станции и напорные водоводы

Ко второй группе относят:

· Очистные станции и сооружения,

· Выпуски сточных вод в водоем

Внутреннюю водоотводящую сеть в зависимости от категории отводимой жидкости подразделяют на:

· Бытовую - для отведения из зданий бытовых и фекальных сточных вод,

· Производственную - для отведения из цехов производственных сточных вод,

· Дождевую - для отведения дождевых и талых вод с поверхности крыш зданий

Бытовая внутренняя водоотводящая сеть включает в себя приемники сточных вод (унитазы, умывальники, раковины и т.д.), отводные линии к стояку, сами стояки и выпуски из зданий.

Рис.4. Бытовая внутренняя сеть

Схемы внутреннего производственного водоотведения характеризуются большим разнообразием в зависимости от производства, установленного оборудования и т.п. условий.

Наконец, внутренние водостоки состоят из приемных воронок, отводных труб, стояков и внутренних коллекторов.

Наружная водоотводящая сеть состоит из подземной сети труб и каналов, прокладываемых с уклоном. Эти сети разделяются на дворовые, внутриквартальные и уличные. [7]

1. Дворовая водоотводящая сеть располагается в пределах одного двора и обслуживает одно или несколько зданий, она включает в себя выпуски из зданий, приемные и смотровые колодцы, а также систему подземных труб небольшого (150…200 мм) диаметра. Последний колодец перед присоединением дворовой сети к уличной сети называется контрольным колодцем.

Рис. 5. Дворовая водоотводящая сеть

2. Внутриквартальная сеть располагается уже в пределах квартала или микрорайона, состоит из тех же элементов, что и дворовая.

3. Уличная водоотводящая сеть служит для транспортирования сточных вод, поступающих от отдельных кварталов населенного пункта в один трубопровод, называемый коллектором. Различают следующие виды коллекторов:

· коллектор бассейна водоотведения - собирает сточные воды из сети одного бассейна водоотведения,

· главный коллектор - собирает сточные воды от коллекторов бассейна водоотведения,

· загородный коллектор - отводит транзитом стоки за пределы населенного пункта к насосной станции или очистным сооружениям

При необходимости перекачки сточных вод из отдельных районов устраивают насосные станции и напорные трубопроводы сточных вод.

Насосные станции могут быть трех видов:

· местные - принимают и отводят стоки от группы или отдельных зданий,

· районные - осуществляют подъем сточных вод из глубоко лежащих коллекторов в более высоко расположенные,

· главные - насосные станции, подающие воду на очистные сооружения со всего населенного пункта

Напорные трубопроводы транспортируют сточную воду на более высокие отметки (например, на станцию очистки).

От главной насосной станции стоки поступают на очистные сооружения канализации, где происходит их очистка до необходимой степени.

Выпуски воды в водоем - специальные сооружения, конструкция которых обусловлена следующими требованиями: обеспечение быстрого и интенсивного смешения сточных вод с водой водоема и исключение разрушения самого выпуска потоками сбрасываемой сточной воды и воды водоема.

1.4 Принципы проектирования водоотводящей сети

В практике проектирования решаются две задачи: проектирование вновь или расширение существующих систем водоотведения. Основным материалом для разработки проекта водоотводящей сети является проект районной планировки или проект планировки и застройки города. Для проектирования сети промышленного предприятия необходим генеральный план. Границы канализуемой территории в населенном пункте определяются обычно в пределах размещения застройки.

Проектирование начинается с разбивки территории города на бассейны водоотведения и выбора системы и схемы водоотведения. Затем определяется место расположения канализационных очистных сооружений и место выпуска очищенных стоков. [3]

Следующий этап - трассировка сети по бассейнам водоотведения. Для этого намечают трассу главного коллектора, трассы коллекторов бассейнов водоотведения, выявляют районы, для которых требуется перекачка стоков, выбирают площадки для размещения насосных станций и намечают принципиальную схему водоотведения.

Водоотводящие сети населенных мест и промышленных предприятий проектируются самотечными. Только при большом заглублении сети устраивают насосные станции, которые перекачивают сточные воды из глубоких коллекторов или на очистные сооружения или в коллекторы, имеющие более мелкое заложение. Число насосных станций зависит от рельефа местности, гидрогеологических условий и других особенностей.

В крупных городах значительную сложность представляет собой реконструкция уже существующих систем водоотведения. По ряду технических, экологических и экономических причин в крупных городах часто бывает нерациональным проектировать самотечно-напорные схемы водоотведения с небольшим заглублением. Поэтому в этих случаях укладывают коллекторы глубокого заложения, которые находятся на глубине нескольких десятков метров в устойчивых и плотных грунтах. Такие коллекторы сооружают методом щитовой проходки, применяемой, например, для строительства метрополитена.

2. Гидравлический расчет водоотводящих сетей

2.1 Режим движения сточных вод в водоотводящих сетях

Сточная жидкость является неоднородной системой с большим количеством плотных и жидких нерастворимых примесей.

При малых скоростях течения нерастворимые примеси могут выпадать в трубах, что приводит к уменьшению пропускной способности, а иногда и к полной закупорке труб. Поэтому в нормально работающей водоотводящей сети нерастворимые примеси должны транспортироваться потоком воды.

Все существующие коллекторы водоотводящих сетей можно разбить на три группы, в которых:

1. Обеспечивается необходимая скорость и никогда не выпадает осадок;

2. Наблюдается волнообразное движение песка, прочистка таких коллекторов также не требуется;

3. Осадок не движется, так как транспортирующая способность потока недостаточна. Эксплуатация таких коллекторов возможна только при их регулярной прочистке.

Чтобы избежать полного засорения сети осадками, для контроля состояния трубопроводов необходимо знать три характеристики:

а) Режим движения сточных вод,

б) Критические скорости, т.е. скорости, при которых нерастворимые вещества не выпадают в осадок,

в) Транспортирующую способность потока. [20]

Характеристикой режима потока служит величина безразмерного критерия Рейнольдса, который показывает соотношение между силами вязкости и инерции при движении жидкости. Сточные воды являются более вязкими, чем чистая вода.

При полном заполнении круглых труб критерий Рейнольдса определяется по формуле:

Re = v·d/н,

где v - скорость течения, d - диаметр трубы, н - кинематическая вязкость.

Для движения чистой воды установлено, что при Re < 2320 режим движения ламинарный, а при больших значениях - турбулентный.

Движение стоков по водоотводящим сетям почти всегда является турбулентным, а в пределах расчетных скоростей - турбулентным в области гладких труб или квадратичного сопротивления и в переходной области между ними. [12]

Кроме этого, движение в сетях может быть равномерным и неравномерным, напорным и безнапорным, установившимся и неустановившимся.

Равномерное движение в водоотводящей сети наблюдается на прямых участках коллекторов без боковых присоединений, при движении со скоростью больше критической. Это движение характеризуется следующими условиями:

* постоянство расхода;

* постоянство живого сечения;

* постоянство гидравлического уклона, равного уклону дна русла (трубы) при безнапорном режиме;

* однотипность шероховатости труб и отсутствие местных сопротивлений.

Неравномерное установившееся движение имеет место тогда, когда расход воды постоянен, гидравлический уклон не равен уклону русла, и живое сечение потока изменяется по длине. Это движение встречается в коллекторах, когда истечение жидкости из них в водоем или резервуар заканчивается водопадом, или же под уровень воды.

Неустановившееся движение - движение, при котором гидравлические характеристики изменяются во времени. Оно характерно для дождевых потоков. Основными причинами неравномерности движения стоков являются местные сопротивления, перепады, изменение уклонов труб и т.д.

Все водоотводящие сети являются безнапорными, что обусловлено такими причинами:

* При неполном наполнении всегда имеется запас для пропуска расходов, больших расчетных;

* Происходит вентиляция сети;

* Имеется возможность саморегулирования скорости движения при изменении расхода;

* Более низкие требования к качеству заделки стыков между трубами;

* Возможность устройства открытых лотков в пределах канализационных колодцев, что обеспечивает простоту в эксплуатации. [16]

2.2 Режим движения сточных вод в водоотводящих сетях

В начальных участках внутриквартальной и уличной канализации расчетный расход обычно невелик и его можно было бы пропустить по трубам небольшого диаметра.

Однако практика показывает, что количество засорений в трубах геометрически растет с уменьшением диаметра. Поэтому при уменьшении диаметра эксплуатационные затраты на прочистку увеличиваются.

Граничное значение расхода, при котором капитальные затраты на устройство сети равны эксплуатационным расходам на ее содержание - около 10 л/с.

Исходя их этих соображений, в СНиП 2.04.03-85 установлены минимальные диаметры труб, которые зависят от вида стоков, системы и сети водоотведения. [23]

Таблица 1.

Минимальные диаметры водоотводящих сетей

Вид водоотводящей сети	Системы водоотведения
	Бытовая и производственная	Общесплавная	Дождевая
Уличная	200	250	250
Внутриквартальная и производственная	150	200	200
Присоединения от дождеприемников	---	200-250	200-250
Напорные трубопроводы	150	20	200

Кроме минимальных диаметров, регламентируется и наполнение трубопроводов.

Расчетное наполнение - максимально допустимое отношение глубины потока сточных вод в трубе к ее диаметру.

Необходимо отметить, что общесплавную и дождевую водоотводящие сети рассчитывают на полное наполнение при максимальной интенсивности дождя.

В соответствии со СНиП 2.04.03-85 для самотечных труб установлены следующие расчетные наполнения:

Таблица 2.

Расчетные наполнения для самотечных труб

d, мм	150 - 200	300 - 400	450 - 900	> 1000
h/d	0,6	0,7	0,75	0,8

Необходимость установления оптимальных наполнений обусловлена:

· созданием запаса в трубопроводах на случай максимального расхода,

· возможность возникновения подпора уровня воды на поворотах.

В отдельных случаях, например, при кратковременном пропуске душевых, банно-прачечных и др. вод, в коллекторах до 500 мм допускается полное наполнение.

Расчетное наполнение каналов с поперечным сечением любой формы следует принимать не более 0,7. [10]

Расчетные скорости движения. Минимальные уклоны

Для создания нормальных условий работы водоотводящим сетям придают определенные уклоны, обеспечивающие течение сточных вод с самоочищающими скоростями. Скорость течения возрастает с увеличением уклона и гидравлического радиуса.

Как известно, распределение скоростей по сечению канала (трубы) является неравномерным. Самая наименьшая скорость наблюдается у дна. Однако проведение расчета только по придонным скоростям связано с большими трудностями, поэтому проектирование сети ведут на расчетную скорость течения. [28]

Минимальной незаиливающей расчетной скоростью называется наименьшая допустимая скорость протока сточных вод, при которой обеспечивается самоочищение труб и каналов.

Выпадение взвеси обуславливается поперечными пульсациями скорости потока, причем выпадение не происходит, если значение этой скорости больше на 40-50% гидравлической крупности щ_o расчетной взвеси.

Был предложен ряд зависимостей для незаиливающей скорости, например, формула С.В. Яковлева:

v_min = 14,5щ_oR^0,2,

где R - гидравлический радиус.

В основу скоростей, рекомендуемых СНиП, положена зависимость Н.Ф.Федорова:

,

где A = 1,42 и n = 4,5 + R/2.

По СниП 2.04.03-85 следует принимать следующие минимальные расчетные скорости:

Таблица 3.

Минимальные расчетные скорости течения осадков

Диаметр, мм	vmin, м/с
150 -200	0,7
300 - 400	0,8
450 - 500	0,9
600 - 800	1
900 - 1200	1,15
1300 - 1500	1,3
>1500	1,5

Чем больше диаметр трубы, тем больше минимальная расчетная скорость. На очистных станциях минимальную расчетную скорость в лотках и трубах допускается принимать 0,4 м/с, а наименьшую скорость течения осадков следует принимать по табл. 3 СНиП 2.04.03-85. Для дождевой сети минимальная скорость принимается равной 0,6 м/с. [23]

Кроме минимальных скоростей, нормируются и максимальные скорости движения стоков.

Максимальной расчетной скоростью называют наибольшую допустимую скорость течения, не вызывающую снижения механической прочности материала труб при истирающем действии песка и твердых веществ в стоках.

Для металлических труб значение максимальной скорости составляет не более 8 м/с, а для неметаллических - не более 5 м/с. Для дождевой сети - соответственно 10 и 7 м/с.

Уклоны водоотводящей сети следует вычислять по формулам Дарси или Шези. Минимальный уклон трубопроводов находят по формуле:

.

Трубы с начальным минимальным диаметром не рассчитываются, скорость и наполнение в них неизвестны, поэтому в СниП приняты минимальные уклоны для труб диаметром 150 и 200 мм соответственно 0,008 и 0,007.

Для приближенных расчетов на практике можно воспользоваться предложенной С.В.Яковлевым формулой:

i_min = 1/D,

где D - диаметр трубопровода в мм.

В открытой дождевой сети наименьшие уклоны лотков, кюветов и канав принимают по СНиП в пределах 0,003 - 0,005.

Максимальные уклоны могут быть найдены по той же формуле, что и минимальные.

Порядок гидравлического расчета трубопровода

Основными исходными данными являются расход Q, уклон местности iм, и длина трубопровода. Требуется определить диаметр, наполнение, скорость и уклон трубопровода. [15]

1. Принимают гидравлический уклон, а значит и уклон трубопровода, равный уклону местности i_o = i_м. Если получается, что этот уклон меньше минимального, то принимают i_o = i_min.

2. По уклону i_o и расходу Q в соответствии с расчетным наполнением подбирают диаметр трубопровода, начиная с минимального.

3. Затем устанавливают скорость при выбранном диаметре.

Если скорость оказывается не больше минимальной, то уклон i_o увеличивают и расчет повторяют до тех пор, пока скорость не станет большей или равной минимальной.

2.3 Гидравлический расчет напорных трубопроводов. Расчет дюкеров

Движение воды в напорных трубопроводах происходит полным сечением трубы. Гидравлический расчет напорных трубопроводов при транспортировании сточных вод, илопроводов и дюкеров сводится к выбору экономически выгодных диаметров и определению в них потерь напора.

Диаметр трубопровода определяется по формуле постоянства расходов, исходя из заданного расхода ^ Q, и задаваясь экономичными скоростями v_эк. Для водоотводящих сетей экономичная скорость составляет 1,5 - 2,5 м/с, кроме этого, скорости в трубах должны быть не менее незаиливающих.

Диаметр рассчитывается по формуле:

.

Общие потери напора в трубопроводе складываются из местных h_м и линейных потерь h_L:

.

Потери напора по длине определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

,

где i - гидравлический уклон (в этом случае он не совпадает с уклоном самого трубопровода),

л - коэффициент сопротивления трению, определяется по формуле Н.Ф. Федорова.

Сумма местных потерь напора включает потери напора в коленах, отводах задвижках и т.д. Потери в отдельном местном сопротивлении рассчитываются по формуле Вейсбаха. [10]

Дюкеры служат для транспортирования сточных вод через реки, овраги и при пересечении с различными подземными сооружениями.

Рис. 6. Схема дюкера

Дюкеры работают полным сечением, жидкость в них движется под действием столба воды, определяемого разностью уровней стоков во входной и выходной камерах (H = Z₁ - Z₂). Значение H соответствует потерям напора в дюкере, определяемым по формуле:

,

где Уж - сумма сопротивлений.

Коэффициент сопротивления на входе в трубу при острых кромках: ж_вх = 0,5. Сопротивление на выходе из дюкера может быть определено по формуле:

,

где v - скорость в дюкере,

v₁ - в коллекторе на выходе.

Для цилиндрических труб и фасонных частей в коленах сопротивление вычисляется по формуле:

,

где И - угол поворота в градусах,

ж_пов - коэффициент сопротивления на повороте, равный для колена с углом 30^o = 0,07.

При наличии задвижек во входной камере дюкера, открытых не полностью, необходимо также учитывать сопротивления на них. В этом случае коэффициент ж_зад принимается в зависимости от степени открытия задвижки.

3. Основные проблемы работы системы водоотведения и пути их решения

3.1 Основные проблемы работы системы водоотведения

В работе системы водоотведения присутствует ряд проблем.

Как уже отмечалось ранее все проблемы можно свести к двум фундаментальным, а именно экологической и экономической.

Недостаточно эффективна работа существующих канализационных очистных сооружений.

Наблюдается высокий износ основных фондов систем водоотведения, особенно магистральных сетей.

Слабо развита система водоотведения в сельских населенных пунктах.

В наше время наблюдается строительный бум. Необходимо понимать, что в соответствии с действующим законодательством хозяин обязан организовать водоотведение с территории новой постройки не только хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод (ХБСВ и ПСВ), но и поверхностных (ливневых, дождевых) сточных вод. Если сброс ХБСВ в местную сеть канализации, т.е. без очистки на локальных очистных сооружений (ОС), иногда возможен, то для сброса ливневых практически всегда необходимо строить локальные ОС. Отсюда следует, что в любом случае на вашей территории застройки должно быть предусмотрено, как минимум, место для размещения локальных ОС ПСВ с соответствующей защитной зоной с радиусом не менее 100 м. Решение вопроса “куда сбрасывать?” возможно в двух вариантах: действующая сеть местной канализации с последующей очисткой на местных ОС и сброс в ближайший поверхностный водоем или на рельеф местности. Однако для общероссийской практики характерна выраженная перегрузка местной канализации и ее ОС. Поэтому владельцы местных канализационных сетей разрешают подключение к ним новых источников сточных вод на таких условиях, что строительство собственных локальных ОС на собственном участке с последующим сбросом в ближайший поверхностный водоем или на рельеф местности оказывается более выгодным, несмотря на необходимость очистки до нормативов сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Для реализации водоотведения с объекта строительства необходимо получить в региональном Роспотребнадзоре технические условия на сброс всех видов сточных вод и согласовать место размещения ОС на участке. Эти данные предпочтительно получить даже до приобретения участка для строительства, так как есть вероятность, что очищенные сточные воды необходимо будет сбрасывать за десяток километров от участка, причем сбросной трубопровод придется вести через застроенные земли других частных владельцев, то вопрос об использовании такого участка для строительства становится весьма проблематичным.[13]

Интенсивное развитие коттеджного строительства, фермерских и мелких подсобных хозяйств, поселков малоэтажной жилой застройки, не имеющих очистных сооружений, оказывает негативное влияние на состояние грунтовых вод и поверхностных водоемов. Это связано со спецификой водопользования индивидуальных жилых домов, когда водозаборное сооружение системы водоснабжения находится в непосредственной близости от системы водоотведения. Такого рода использование водных объектов противоречит ст. 133 и ст. 144 Водного кодекса Российской Федерации и СанПиН 2.1.4 027-95 в части создания надежных зон санитарной охраны водозаборных сооружений и запрещения сброса сточных вод в водные объекты в пределах зоны и округа санитарной охраны.

Одной из проблем, весьма актуальных в наше время, является необходимость реконструкции очистных сооружений, построенных в 70-х годах прошлого века. Применяемые на таких очистных сооружениях технологии и оборудование устарели, не соответствуют современным нормативам в области охраны окружающей среды и требуют замены. В то же время непосредственно емкость, в которой установлено оборудование, (как правило, железобетонная) после небольшого ремонта и модернизации может использоваться еще достаточно длительное время. В этом случае необходима разработка конструкторской документации и изготовление нестандартного оборудования, пригодного к установке именно в данную железобетонную емкость и соответствующего современным технологиям в области очистки сточных вод.[19]

Коллекторы общесплавной системы канализации должны иметь большое сечение, поэтому их сооружение требует больших капитальных вложений. С целью уменьшения диаметра труб сети, объемов очистных сооружений и мощности насосных станций на коллекторах предусматриваются камеры с ливнеспусками и ливнеотводами, через которые часть дождевых вод в смеси с другими водами без очистки сбрасывается в водоемы во время сильных дождей.[12]

Также одной из ярких проблем водоотведения является слабая пропускная способность и предрасположенность к засорению ливневой канализации. Это особенно наблюдается поздней весной, когда уже пошли дожди. Проявляется в огромных лужах на тротуарах, проезжей части, которые и не думают “уходить”.

Важнейшие проблемы систем водоотведения, которые предстоит решить в ближайшие годы:

-   ликвидация имеющейся диспропорции в развитии городского водоснабжения и канализации;

-   устройство канализации в малых населенных пунктах, которые не имеют, как правило, квалифицированных специалистов, материальной базы и достаточных денежных средств;

-   повышение качества строительства новых водоотводящих сетей и реконструкция уже существующих;

-   снижение материалоемкости и трудозатрат при строительстве систем водоотведения.[5]

Самая серьезная проблема, глобальная - экологическая. В данном случае речь идет о загрязнении водных объектов бытовыми, дождевыми и производственными стоками. Степень загрязненности зависит, прежде всего, от эффективности работы очистных сооружений, однако немалое значение имеет и техническое решение самой водоотводящей сети. Например, в случае полной раздельной системы весь поверхностный сток может сбрасываться в водоем без очистки, в общесплавной системе во время сильных дождей сбрасывается смесь дождевых и бытовых стоков, а в полураздельной системе в водоем попадают только наименее загрязненные дождевые воды.

Ущерб от загрязнения водных источников представляет собой часть теряемого обществом национального дохода, выступающего в стоимостной и натурально-вещественной форме, как в сфере материального производства, так и в сфере обслуживания. В сферах материального производства и обслуживания потери трудовых затрат, материальные и финансовые ресурсы, связанные с ликвидацией последствий загрязнения водных объектов, определяются следующими основными факторами:

-  увеличением расходов на подготовку воды для питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения;

-  снижением продуктивности рыбного хозяйства;

-  падением производительности сельского и лесного хозяйства;

- увеличением расходом в связи с переносом или ликвидацией водозаборов;

-  недобором промышленной и сельскохозяйственной продукции в связи с увеличением заболеваемости трудящихся;

-  ростом расходов на восстановление природного состояния водоемов;

-  увеличением расходов на санитарное обслуживание населенных пунктов и мест массового отдыха;

-  увеличением расходов на медицинское обслуживание в связи с увеличением заболеваемости населения.[7]

Решение проблем, связанных с системой водоотведения, является одними из приоритетных направлений деятельности в сфере коммунального хозяйства для всех стран как для России, так и для зарубежных.

3.2 Российский и зарубежный опыт по решению проблем системы водоотведения

В России и других зарубежных странах очень актуальна проблема экологии, в частности улучшение методов очистки сточных вод при сбросе их в водоемы, активно разрабатываются способы повышения эффективности работы системы водоотведения.

В настоящее время промышленными методами, прошедшими проверку на крупных действующих сооружениях очистки воды, являются хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое (УФ) облучение. Несмотря на технические сложности при транспортировке, хранении и дозировании хлор-газа, его высокую коррозионную активность, потенциальную опасность возникновения чрезвычайных ситуаций, процесс хлорирования широко применяется до настоящего времени. При всей распространенности метода хлорирования ему присущи и существенные технологические недостатки, в частности, недостаточная эффективность в отношении вирусов.

Хлорирование сточных вод приводит к тому, что хлорпроизводные и остаточный хлор, попадая в естественные водоёмы, оказывают отрицательное воздействие на различные водные организмы, вызывая у них серьезные физиологические изменения и даже их гибель, что приводит к нарушению процессов самоочищения водоемов. Образование хлораминов также является крайне нежелательным явлением. И, наконец, как уже было отмечено, существенным недостатком хлорирования является высокая токсичность хлора. В связи с этим в последние годы разработаны и утверждены нормативные документы, существенно ужесточающие требования, относящиеся к процессам, связанным с применением хлора. СаНПиН 2.1.4.027-95 увеличивает минимально допустимый размер санитарно-защитной зоны до жилых и общественных зданий до 300 м вместо 100 м, ранее установленных СНиП 2.04.02-84. Между тем, увеличение этих расстояний для действующих сооружений на практике часто не представляется возможным. Новые «Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении жидкого хлора» (ПБХ-93,99) определяют необходимость внедрения ряда отсутствовавших ранее организационных и технических мероприятий, направленных на повышение эксплуатационной надежности хлораторных. Выполнение комплекса дополнительных мероприятий требует реконструкции действующих хлораторных и, как следствие, необходимости существенных капитальных вложений и дополнительных эксплуатационных расходов на обслуживание.

В конце 70-х годов в ряде развитых стран Европы и Северной Америки были созданы программы по развитию альтернативных хлорированию технологий обеззараживания природных и сточных вод (например, Программа Агентства защиты окружающей среды США в 1976-1984 г.г.). В результате работы по этим программам на основе серьезных достижений в области свето- и электротехники было создано оборудование по обеззараживанию природных и сточных вод ультрафиолетовым излучением, по своим технико-эксплуатационным показателям приемлемое для станций большой производительности. В нашей стране также велись аналогичные работы. За рубежом ситуация складывалась более благоприятно. Количество внедренных систем ультрафиолетового облучения для обеззараживания сточных вод растет с каждым годом.

Метод ультрафиолетового обеззараживания имеет ряд преимуществ по отношению к окислительным обеззараживающим методам (хлорирование, озонирование). УФ облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор и протозоа. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов. Обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. Достижения последних лет в светотехнике и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень надежности УФ комплексов. Современные УФ лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускаются серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс. Для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и, тем более, озонировании эксплуатационные расходы. Отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом.[22]

В Университете Южной Австралии решили применить нанотехнологии для поиска новых способов очистки воды. Исследователи установили, что частицы кварца можно покрыть нанометровым слоем активного вещества, основанного на углеводороде с кремнесодержащим якорем (фиксатором). Опыты показали, что эти активные наночастицы способны избавлять воду от биологических молекул и патогенов, таких как вирус полиомиелита, кишечная палочка и криптоспоридиоз. Чтобы очистить воду, достаточно просто размешать наночастицы в загрязненной воде и потом отфильтровать жидкость, удалив нанопорошок. Эффект очистки воды, по словам ученых, достигается за счет электростатического притяжения патогенов к поверхности покрытых активным слоем наночастиц.

Габионы - объемные сетчатые конструкции, изготавливаемые из металлической оцинкованной сетки двойного кручения. Габионы имеют шестигранные ячейки с цинковым, гальфан или полимерным покрытием, которые заполняют камнем и другим материалом. Габионные конструкции, изготавливаемые по итальянской технологии, получили в последнее время широкое применение в России, особенно в московском регионе. Многолетний опыт применения габионных конструкций в зарубежном и отечественном строительстве подтвердил возможность их применения при решении задач, возникающих при строительстве инженерных сооружений, проведении рекультивации нарушенных земель, организации защиты территорий от опасных природных и техногенных процессов. Для водосбора и водоотведения использовались лотки, кюветы, канавы, выполненные из матрацев Рено и коробчатых габионов. Ливневые стоки отводятся в водопропускные сооружения, представляющие собой каскад водоёмов, выложенных матрацами Рено и разделённых переливными стенками из коробчатых габионов, предназначенные для их очистки от нерастворимых примесей. Данные сооружения применялись на следующих объектах: водопропускное отводящее фильтрующее сооружение в зоне отдыха "Битца", фильтрующее сооружение у моста через р.Яуза (пересечение с МКАД), устройство водоотведения в Братеево (Москва).[21]

Таким образом, исследование показало. Система водоотведения - это комплекс инженерных сооружений и устройств, служащих для приема и удаления сточных вод за пределы населенных пунктов, а также для их очистки и обеззараживания. На эту систему влияет множество факторов. Важен выбор типа системы канализации. Что касается нормативно-законодательного и методического обеспечения, то оно неоднозначно. С одной стороны довольно четко проработаны конкретные методические указания (СНиПы, ГОСТы, СанПины), правда, не ясно их будущее, с другой - плохо общие, фундаментальны законы. Но работа в этом направлении идет - разрабатываются Федеральная программа, Федеральный закон. В сфере водоотведения достаточно проблем экологического и экономического плана. Довольно много методов решения этих проблем за рубежом. Постепенно эти методы перенимает и Россия, но из-за вечного “недостатка средств” неизвестно, когда они пойдут в массовую практику.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итоги курсовой работы, можно сделать некоторые выводы.

Система водоотведения города - это комплекс инженерных сооружений и устройств, служащих для приема и удаления сточных вод за пределы населенных пунктов, а также для их очистки и обеззараживания. Эта система является одной из важнейших сфер жизнеобеспечения города и имеет стратегическое значение для государства. Ее функционирование тесно связано с системой водоснабжения города. На канализацию воздействует множество факторов: природные, административные, экономические и др.

Деятельность системы водоотведения города должна полностью регламентироваться нормативными актами, но в российском законодательном обеспечении этой деятельности больше минусов, чем плюсов.

Системе водоотведения города присущ ряд проблем, который условно можно разделить на экономические и экологические проблемы. К экономическим можно отнести сильный износ фондов и нехватка средств на их реконструкцию и модернизацию. К экологическим: несоответствие сбрасываемых сточных вод нормативам, что приводит к отрицательной экологической обстановке в стране.

В мире накоплен большой опыт по решению проблем, связанных с водоотведением.

В ходе курсовой работы были выявлены важнейшие проблемы систем водоотведения, которые предстоит решить в ближайшие годы:

-  ликвидация имеющейся диспропорции в развитии городского водоснабжения и канализации;

- устройство канализации в малых населенных пунктах, которые не имеют, как правило, квалифицированных специалистов, материальной базы и достаточных денежных средств;

- повышение качества строительства новых водоотводящих сетей и реконструкция уже существующих;

- снижение материалоемкости и трудозатрат при строительстве систем водоотведения.

Для решения выявленных проблем были разработаны рекомендации.

Среди них: монтаж новых современных систем очисток; замена старых труб на новые, более эффективные; прочистка ливневых коллекторов; монтаж дополнительных поверхностных водосборов и др.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Абрамов Н.Н. «Водоснабжение» М. «Стройиздат.» 1982г.

2. Водоснабжение и канализация: - Санкт-Петербург, Диля, 2008 г.- 160 с.

3. Водоснабжение, канализация. Противопожарная безопасность. Практические рекомендации по проектированию и строительству трубопроводных систем, в том числе с применением пластмассовых труб: А. Я. Добромыслов, Е. Е. Кирюханцев -- Санкт-Петербург, АВОК-ПРЕСС, 2008 г.- 36 с.

4. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов/ С.В. Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, В.И.Калицун.- М.:Стройиздат, 1996.- 591 с.

5. Водоотведение: Ю. В. Воронов, Е. В. Алексеев, В. П. Саломеев, Е. А. Пугачев -- Москва, Инфра-М, 2010 г.- 416 с.

6. Водоснабжение (комплект из 2 книг): М. А. Сомов, М. Г. Журба -- Москва, Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010 г.- 808 с.

7. Горелов Ю.В., Горелова Л.С. «Водоснабжение и водоотведение. Методические указания» Екатеринбург 2002г.

8. Зацепин В.Н., Шигорин Г.Г.,Зацепина М.В. Канализация. Л.:Стройиздат,1979.-272с.

9. Игнатов А. В. Эколого-экономические аспекты управления водопользованием / Игнатов А. В., Кравченко В. В.; отв. ред. Антипов А. Н. - Иркутск: Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2002.

10. Кедров В.С., Калицун В.И. "Основы гидравлики, водоснабжения и канализации", Москва 1972 г.

11. Канализация: Учебник для вузов/С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, А.И.Жуков, С.К.Колобанов.- 5-е изд., переработанное и дополненное - М.:Стройиздат, 1975.- 632 с.

12. Кузнецов Е.П. Техника и технологии отраслей городского хозяйства: Учеб. пособие / Е.П. Кузнецов, А.М. Дыбов, Н.М. Сутырин. - СПб.: СПбГИЭУ, 2005. - 494 с.

13. Каждан А. Е. Проблемы водоснабжения и водоотведения нового строительства / А. Каждан, Е . Марголин. - 236 с.

14. Канализация населенных мест и промышленных предприятий/Н.И.Лихачев, И.И.Ларин, С.А.Хаскин и др.; Под ред. В.Н.Самохина.- 2-е изд., переработанное и дополненное- М.:Стройиздат, 1981.-639 с.

15. Калицун В.И. «Гидравлика, водоснабжение и канализация» М. «Стройиздат» 2002 г.

16. Кульков В.Н. Водоотводящие системы промышленных предприятий: учеб. пособие. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007.

17. Лукиных А.А.,Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад.Н.И.Павловского. Справ. Пособие - 5-е изд.перераб. и доп.-М.:Стройиздат,1986-152с. Илл.

18. Манюк В. И., Каплинский Я. И.,. Хиж Э. Б, Манюк А. И., Иль В. К. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей -- Москва, Либроком, 2009 г.- 432 с.

19. Организационные проблемы водоотведения. - Гидроаудит группа компаний [Электронный ресурс]. - http://www.hydroaudit.ru/vodootv_org.

20. Отведение и очистка поверхностных сточных вод: Учебное пособие для вузов/ В.С.Дикаревский, А.М.Курганов, А.П.Нечаев, М.И.Алексеев.- Л.:Стройиздат, 1990.- 224 с.

21. ООО “Водоканал - НТ” [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://voda-nt.ru/.

22. Применение метода ультрафиолетового облучения для обеззараживания сточных вод. - Очистные сооружения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.1os.ru/content/subs/doc28.

23. Строительные нормы и правила: СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.- Введен 01.01.1986.- М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- 72 с.

24. Сомов М. А., Журба М. Г, Говорова Ж. М. - Водоснабжение. В 2 томах. Том 2. Улучшение качества воды:-- Москва, Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008 г.- 544 с.

25. Санитарно-техническое оборудование зданий: Ю. М. Варфоломеев, В. А. Орлов -- Москва, Инфра-М, 2010 г.- 249 с.

26. Трегубенко Н.С. Водоснабжение и водоотведение. Примеры расчетов. Учеб. Пособие для строит. Вузов.-М.:Высш.шк.1989-352.илл.

27. Федоров Н.Ф., Курганов А.М., Алексеев М.И. Канализационные сети. Примеры расчета: Учебное пособие для вузов.- 3-е изд., переработанное и дополненное - М.:Стройиздат, 1985.- 223 с.

28. Шевелев Ф.А.; Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справ. Пособие.-6-е изд.доп. и перераб.-М.:Стройиздат,1984-116с.

Размещено на Allbest.ru

...