Тема: Джерела водопостачання. Загальна характеристика споруд для забору води

План лекції

8. Джерела водопостачання.

9. Споруди для забору підземних вод.

10. Споруди для забору води з поверхневих вододжерел.

11. Очистка води.

Питання 1. Джерела водопостачання.

Відповідно додвох категорій природних джерел води водоприймальні споруди також поділяються на дві групи: споруди для прийому води з поверхневих джерел і споруди для прийому підземних вод. Вибір того або іншого джерела водопостачання визначається місцевими природними умовами, санітарно-гігієнічними вимогами, що пред'являються до якості води, ітехніко-економічними міркуваннями. По можливості перевага повинна віддаватися підземним джерелам водопостачання.

До поверхневих джерел відносяться річки, озера і в окремих випадках моря. Місце розташування водоприймача визначається за таким розрахунком, щоб задовольнялися наступні умови:

- можливість застосування найбільш простого і дешевого способу забору води з джерела;

- безперебійність отримання необхідної кількості води;

- забезпечення надходження по можливості більш чистішої води (очищення від забруднення);

- найбільш близьке розташування до постачаємого водою об'єкту (для зменшення вартості водоводов і подачі води).

Підземні води залягають на різних глибинах і в різних породах.

Для водопостачання використовують:

- воду напірних водоносних шарів, перекритих зверху водонепроникними породами, що оберігають підземні води від забруднення;

- безнапірні підземні води з вільною поверхнею, що містяться в пластах, що не мають водонепроникної крівлі;

- джерельні води, тобто підземні води, що самостійно виходять на поверхню землі;

- шахтні і копальневі води (частіше для виробничого водопостачання), тобто підземні води, що поступають у водовідливні споруди при видобутку корисних копалин.

Питання 2. Споруди для забору підземних вод

Для використання підземних вод використовуються споруди наступних типів: трубчасті бурові колодязі (свердловини); шахтні колодязі; горизонтальні і променеві водозбори; споруди для каптажу джерельних вод; комбіновані водозабори.

Для забору глибоко залягаючих напірних і без напірних підземних вод влаштовують бурові колодязі, які мають вигляд вертикальних циліндричних свердловин (мал. 1).

Мал.1. Схема улаштування бурового колодязя

1 – обсадна труба; 2 – замок для кріплення фільтра; 3 – ущільнюючий сальник; 4 – фільтр.

Стінки свердловини укріплюють обсадною трубою 1 з чавуну або сталі, яку опускають до верхньої границі водоносного шару. В обсадну трубу опускають трубу меншого діаметра до нижньої границі водоносного шару. В нижній частини якої за допомогою спеціальних замків 2встановлюють ущільнюючі сальники 3 і фільтри 4. Конструкція фільтрів показана на мал. 2.

Мал. 2. а – дірчастий; б – дротяний; в – сітчастий; г – каркасно – стержневий; д – гравійний.

В тому випадку, якщо водоносні породи залягають на великій глибині, буровий колодязь обладнують декількома обсадними трубами різних діаметрів. (мал. 3), тампонуючи кільцевий простір між кінцями суміжних труб цементним розчином.

Мал. 3. Схема улаштування бурового колодязя з декількома обсадними трубами

1 – обсадні труби; 2 – ущільнюючі сальники; 3 – фільтр.

Рівень води в колодязі до забору називається статичним. При відборі води з колодязя її рівень знижується і, коли кількість відбирає мої води стане дорівнювати кількості води, що надходить з ґрунту, рух отримує характер що встановився, вода в колодязі встановлюється на певному рівні, який називається динамічним.

Кількість води, яка може бути отримана при пониженні динамічного рівня на 1 м, називається дебітом колодязя (свердловини).

Способи отримання води з трубчастих колодязів в залежності від глибини залягання, різноманітні. Вона може самоізливатися під природнім тиском у пласті, або забираються насосами і гідроелеваторами.

Від колодязів, що самоізливаються, вода відводиться по самопливних трубопроводам в резервуар, з якого її перекачують насосами.

При огорожі води зі свердловин насосами її динамічний рівень мається в своєму розпорядженні на глибині більше 10 м, електродвигуни, що приводять їх в дію, можуть встановлюватися на поверхні землі, маючи вертикальний трансмісійний вал для приводу насоса, або розміщуватися безпосередньо в свердловині. При цьому свердловинні насоси нагнітають воду в резервуар, з якого насоси станції другого підйому подають її до водоспоживачів.

Для колодязів з невеликим дебітом (10—15 м3/ч) застосовують повітря підйомники – эрліфти (мал. 4), в яких вода змішується з повітрям, за рахунок чого щільність води зменшується і вона піднімається на поверхню, потрапляючи у повітря відокремлювач, де через вентиляційний канал повітря виходить назовні, а вода поступає в резервуар.

Мал. 4. Схема повітря підйомника

1 – форсунка; 2 – кінець пневматичного приладу; 3 – динамічний рівень води; 4 – статичний рівень води; 5 – приймальний бачок; 6 – вентиляційна труба; 7 – повітря провід; 8 – запасний резервуар; 9 – ресивер; 10 – компресор; 11 – насоси ІІ підйому.

При використанні ежекторів вода може забиратися по схемах, показаних на (мал. 5, а, б).

Мал. 5. Схема забору підземних вод за допомогою ежектора.

а – з одно ступінчатим насосом; б – з двох ступінчатим насосом; 1 – ежектор; 2 – насос; 3 – електродвигун.

Найбільш досконалою є схема, приведена на (мал. 5 б), в якій використовується двоступінчатий насос. Відбір корисної витрати q з відносно невеликим напором здійснюється від першого ступеня, а витрата ежектуючої води Q— від останньої із значно, великим напором, за рахунок чого збільшується висота підйому води з колодязя.

Шахтні колодязі. Ці колодязі використовують для прийому невеликої кількості води з безнапірних водоносних пластів, що залягають відносно на невеликій глибині (не більше 20 м). Найчастіше вони використовуються у водопостачанні сільської місцевості. Шахтні колодязі бувають залізобетонними, бетонними, кам’яними і дерев'яними.

У стінках колодязя в межах водоносного пласта є, отвори, за рахунок яких збільшується приток води. Діаметр шахтного колодязя не перевищує 3—4 м. При улаштуванні декількох колодязів їх сполучають самопливними або сифонними трубами. Стінки колодязя виводяться не менше чим на 0,7 м вище за поверхню землі. Навколо колодязя у поверхні землі влаштовують глиняний замок на глибину 1,5— 2 м, а в радіусі близько 2 м — відсипку. На дно колодязя укладається фільтр у вигляді шару гравію. Принципова схема шахтного колодязя, що забирає воду з безнапірного водоносного пласта, показана на (мал. 6).

Мал. 6. Схема улаштування шахтного колодязя

1 – фільтр; 2 – глиняний замок; 3 – підмостка.

Горизонтальні водозабори. Такими водозаборами є дренажі різних типів або водозбірні галереї (мал. 7). Вода, що поступила з ґрунту в дренажні труби, подається в збірний колодязь, з якого її відкачують насосами. Горизонтальні водозабори застосовують при малій глибині залягання водоносного пласта (до 8 м) з невеликим дебітом.

Мал. 7. Схема улаштування горизонтального водозабору.

1 – горизонтальні водозабори; 2 – збірний колодязь; 3 – статичний рівень підземних вод; 4 – водоносний пласт; 5 – водоупор; 6 – рівень води в колодязі.

Мал. 8. Улаштування променевого водозабору

1 – напірний трубопровід; 2 – люк; 3 – шахтний колодязь; 4 – насоси.

Променеві водозабори виконуються з перфорованих сталевих труб. При довжині променів більше 60 м вони можуть бути телескопічними.

Споруди для каптажу джерельних вод. Джерела бувають двох типів: висхідні, що утворюються при проникненні в поверхневі шари ґрунту напірних вод; низхідні, що представляють собою безнапірні водоносні пласти, які покояться на водонепроникних породах. Споруди для приймальних вод називаються каптажними, а процес збору джерельної води називають каптажем джерел. Для каптажу висхідних джерел водоприймальні споруди виконують у вигляді резервуару або шахти (мал. 9).

Мал. 9. Колодязь для каптажу висхідних потоків

1 – труба для забору води; 2 – переливна труба; 3 – колодязь; 4 – кришка; 5 – люк.

Зібрана вода відводиться по трубі 1 до насосної станції. Для запобігання підпору встановлена переливна труба 2. Каптаж низхідних джерел здійснюється шляхом улаштування приймальних камор що розташовуються в місці найбільш інтенсивного виходу джерельної води.

Питання 3. Споруди для забору води з поверхневих джерел.

Найбільш часто використовуваними поверхневими джерелами є річки. Для прийому поверхневих вод водозабірні пристрої (водоприймачі). Вони повинні забезпечувати надійний забір розрахункової кількості води з вододжерела. Водозабір влаштовується на стійкій, що не розмивається найменш забруднюваній ділянці вододжерела, з достатньою глибиною, вище за місце випуску стічних вод, можливо ближче до об'єкту, на судноплавних річках — поза зоною руху судів, а також поза осередками можливого утворення шуги і донного льоду; На озерах і водосховищах— поза прибійною зоною і місцем наганяння водоростей. Річкові водоприймачі розташовують в тих місцях русла річки, де немає осипання і обвалів. З огляду на те, що водозабірні споруди повинні забезпечувати безперебійність подачі води у водопровід, вони складаються не менше чим з двох секцій. Тип водозабірних споруд приймається в залежності від об'єму добової подачі води, від глибини вододжерела, рельєфу і структури його берега і дна, категорії надійності подачі води і ряду інших чинників. При невеликій глибині вододжерела безпосередньо біля берега і при пологому дні може застосовуватися русловий водозабір роздільного типу (мал. 10).

Мал. 10. Русловий водозабір роздільного типу.

1 – оголовок; 2 – самопливні лінії; 3 – береговий колодязь; 4 – промив очні труби. 5 – всмоктуючи труби насосів.

В системах водопостачання невеликих об'єктів водозабір може складатися з оголовка, пов'язаного з насосною станцією всмоктуючи ми трубами.

Оголовок влаштовують у вигляді розтруба (мал. 11), в якому встановлюється решітка з металевих прутків для запобігання попадання в нього предметів, що пливуть по річці.

Мал. 11. Оголовок водозабору

1 – приймальні вікна з решітками; 2 – бетон; 3 – самопливна лінія.

Оголовок прикріпляється до бетонної плити або до палевих опор. Діаметр самопливних труб визначається за умови руху води в них зі швидкістю, що не перевищує 1,5 м/с.

Промивають самопливні труби зворотним потоком води, що подається насосами першого підйому. Береговий колодязь складається з декількох (не менше двох) незалежно працюючих секцій і розташовується на ділянці що не затоплюється.

В тому випадку, коли вододжерело безпосередньо біля берега достатньо глибоке, застосовують водозабори береговоготипу, вода в яких (мал. 12) поступає через водоприймальні вікна, які обладнані решітками і шиберами.

Мал. 12. Береговий водоприймальник

1 – вікна з решітками; 2 – бетон; 3 – огородження; 4 – всмоктуючи лінія; 5 – сітка.

При подачі води до 1 м3/с влаштовуються нерухомі решітки, при більшій подачі — що обертаються. На річках з різким коливанням горизонтів води іноді споруджують берегові водоприймачі, суміщені з насосною станцією I підйому. На річках з утворенням шуги і донного льоду передбачається обігрів (подача теплої води, електрообігрів та ін.) решіток оголовків і водоприймальних вікон. Крім того, для запобігання утворення біля водозабору шуги, донного льоду і наносів призначається водоприймальний ківш — штучний басейн, через який вода з річки поступає до водозабірної споруди.

Для забору води з вододжерела, берега і дно якого володіють хорошою водопроникністю, застосовують інфільтраційний водозабір (мал. 13), який найчастіше виконується у вигляді шахтного колодязя, розташованого біля берега. Вода з вододжерела в колодязь потрапляє через водопроникну породу, фільтруючись при цьому.

Мал. 13. Інфільтраційний водозабір

а – вид з верху; б – розріз; 1 – колодязь; 2 – кришка.

Якість води в інфільтраційному водозаборі вище, ніж у вододжерелі, тому подальша обробка води може бути менш складною.

Питання 4. Очистка води

Очищення природної води проводиться з метою зміни її якості відповідно до вимог, що пред'являються до неї при споживанні для різних потреб.

Основними видами обробки води є:

- освітлення – видалення з води зважених речовин, що містяться в ній;

- знезараження – знищення бактерій, що містяться у воді;

- зм'якшування води – видалення з води катіонів кальцію і магнію;

опріснення води – часткове знесолювання її до залишкової концентрації – не більше 1000 мг/л.

На очисні споруди можуть покладатися і інші завдання – видалення розчинених газів (дегазація), знезалізнення при змісті заліза в кількості більше 0,3 мг/л.

Для того щоб освітлити воду її відстоюють, пропускають через фільтри і шар шламу, який складається з хлопів коагулянту і суспензій, що знаходяться у воді. Залежно від якості води в джерелі і вимог до її якості після освітлення ці процеси можуть застосовуватися в комплексі або роздільно.

Для знезараження води використовуються фізико-хімічні методи. Найбільш поширеним і дешевим методом є хлорування (у воду додають хлор в кількостях, що забезпечують ефективне знищення хвороботворних бактерій). Длязнищення запаху хлору (він відчувається при вмісті його у воді в кількості 0,3—0,4 міліграма/л) одночасно з хлором вводять у воду аміак або його солі.

Знищують бактерії також за допомогоюультрафіолетових (бактерицидних) променів з довжиною хвилі в діапазоні 2500—3300 ангстрем.

В даний час для знезараження почав широко використовуватися озон, що пропускається через воду. Молекула його при цьому розкладається з виділенням атомарного кисню, що є сильним окислювачем.

Озон володіє рядом переваг в порівнянні з хлором; отримують його безпосередньо на станції очищення води; він не погіршує смакових якостей води і не викликає в ній запахів.

Доза озону складає від 0,6 до 3,5 міліграма/л.

Зм'якшування води виконується по-різному: термічним способом, за рахунок утворення при нагріванні нерозчинних карбонатів кальцію і магнію, що випадають в осад; реагентним способом, суть якого полягає у видаленні з води солей карбонатної рідини за допомогою вапна; іонним способом, заснованим на властивості ряду речовин, нерозчинних у воді, заміщати свій іон натрію або водню на катіони Са+ або Мg++, що містяться у воді.

Опріснюють воду хімічним способом, заснованим на іонному обміні при електролізі

Лекція № 12

Поиск по сайту: