Реферат: Основные проблемы системы водоотведения и пути их решения

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка 54 стр.; 6 табл.; 4 рис.; 26 источников

СИТЕМА, ВОДООТВЕДЕНИЕ, СИСТЕМА ВОДООТВЕДЕНИЯ, СТОЧНЫЕ ВОДЫ, СИСТЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ, СХЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ, КАНАЛИЗАЦИОННАЯ НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ, ТРУБОПРОВОД, ЛИВНЕВАЯ КАНАЛИЗАЦИЯ, СОСТАВ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Цель курсового проекта – выявить пути решения основных проблем систем водоотведения городов.

Объектом исследования является система водоотведения города.

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

Методы исследования: системный анализ, статистический метод, обзор информационной базы, метод сравнения.

В ходе выполнения курсового проекта была проведена теоретическая оценка работы системы водоотведения города.

Был проведен анализ работы системы водоотведения г. Нижний Тагил.

В результате исследований были предложены рекомендации по решению основных проблем функционирования системы водоотведения г. Нижний Тагил.

Произведен расчет необходимых ресурсов жизнеобеспечения города.

Содержание

Введение.............................................................................................................. 5

1 Теоретические основы работы системы водоотведения города.................... 7

1.1 Понятие системы водоотведения города............................................ 7

1.2 Нормативно-законодательные и методические основы

функционирования системы водоотведения.................................................... 11

1.3 Основные проблемы работы системы водоотведения..................... 14

1.4 Российский и зарубежный опыт по решению проблем системы

водоотведения................................................................................................... 18

2 Анализ состояния системы водоотведения на примере города Нижний

Тагил.................................................................................................................. 23

2.1 Общая характеристика системы водоотведения г. Нижний Тагил.. 23

2.2 Проблемы системы водоотведения г. Нижний Тагил...................... 26

3 Рекомендации по решению основных проблем системы водоотведения

г. Нижний Тагил................................................................................................ 33

3.1 Рекомендации по улучшению качества очистки сбрасываемых

сточных вод....................................................................................................... 33

3.2 Рекомендации по улучшению работы ливневой канализации........ 36

3.3 Модернизация устаревшего трубопровода..................................... 38

4 Расчет необходимых ресурсов жизнеобеспечения города........................... 41

4.1 Водоснабжение.................................................................................. 41

4.2 Водоотведение................................................................................... 45

4.3 Теплоснабжение................................................................................. 46

4.4 Электроснабжение............................................................................. 46

4.5 Газоснабжение................................................................................... 48

Заключение........................................................................................................ 50

Список использованных источников................................................................ 52

ВВЕДЕНИЕ

Водоотведение, как и водоснабжение, играет важную роль в обеспечении необходимых условий проживания в городе. Система водоотведения – необходимый элемент современного городского хозяйства. 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 курсового проекта 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.

Цель курсового проекта – выявить пути решения основных проблем систем водоотведения городов.

Задачи, которые необходимо решить для достижения цели:

а) определить понятие «система водоотведения»;

б) проанализировать нормативно-законодательные и методические основы функционирования системы водоотведения;

в) выявить основные проблемы системы водоотведения;

г) рассмотреть российский и зарубежный опыт решения этих проблем;

д) сделать анализ состояния системы водоотведения города;

е) дать рекомендации по улучшению работы системы водоотведения города;

ж) произвести расчет основных ресурсов жизнеобеспечения города.

Объектом исследования является система водоотведения города. Предмет исследования – основные проблемы системы водоотведения и пути их решения.

Ученые, которые занимались проблемами водоотведения, – Яковлев С.В., Ласков Ю.М., Трунова Н.А., Калицун В.И., Самохина В.Н., Карелин Я.А..

Методы исследования: системный анализ, статистический метод, обзор информационной базы, метод сравнения.

Информационная база, использованная во время исследования: учебные пособия, периодические издания, глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов Internet, законы и иные нормативные акты, СНиПы.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ ГОРОДА

1.1 Понятие системы водоотведения города

Система (от греч. σύστημα, «составленный») – множество взаимосвязанных объектов и ресурсов, организованных процессом системогенеза в единое целое и противопоставляемое среде[1] .

Согласно Большой Советской энциклопедии, водоотведение – совокупность санитарных мероприятий и технических устройств, обеспечивающих удаление сточных вод за пределы населённого пункта или промышленного предприятия.[2] Экологический словарь трактует этот термин несколько иначе: водоотведение – технологический процесс, обеспечивающий прием сточных вод абонентов с последующей передачей их на очистные сооружения канализации.[3]

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.

Субъектами системы водоотведения являются предприятия и организации различных организационно-правовых форм, осуществляющие хозяйственную деятельность по технической эксплуатации и реконструкции системы водоотведения, выполняющие проектирование, строительство и реконструкцию системы водоотведения.

Объект системы водоотведения – это тот, кто пользуется услугами водоотведения и канализации. Объектами могут быть физические и юридические лица, отдельные предприятия, организации и целые муниципальные образования.

Сточные воды – это воды, использованные в быту, промышленности, изменившие свой первоначальный химический состав и физические свойства. Сточные воды, образующиеся в населенных местах и на промышленных предприятиях, можно разделить на три категории:

- бытовые – поступающие от унитазов, раковин, ванн и прочих санитарных приборов жилых, общественных и промышленных зданий,

- производственные – образующиеся в результате использования воды в различных технологических процессах,

- дождевые (атмосферные) – появляющиеся на поверхностях крыш, дорог, улиц и площадей при выпадении атмосферных осадков.

Сточные воды всех категорий содержат некоторое количество загрязнений органического и минерального происхождения, которые могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворимом состоянии. Наиболее опасными в санитарном отношении являются сточные воды, содержащие большое количество органических веществ, разлагающихся под воздействием микроорганизмов.

Производственные сточные воды условно подразделяются на условно чистые от систем охлаждения и загрязненные в результате контакта с другими технологическими процессами. Вещества, загрязняющие производственные сточные воды, разнообразны и зависят от метода их использования. При высокой степени загрязнения эти воды должны быть подвергнуты локальной очистке перед сбросом их в городскую канализацию.

Состав сточных вод характеризуется концентрацией загрязнений, то есть количеством загрязнений в единице объема.

В современных городах для удаления сточных вод существуют различные системы канализации: общесплавная, раздельная, полураздельная, комбинированная.

Общесплавная система канализации – это система инженерных сооружений, которая состоит из подземной сети труб и каналов, с помощью которой отводятся сточные воды всех категорий (бытовые, производственные и атмосферные).

Раздельная система канализации может быть полной или неполной. При полной раздельной системе прокладываются две самостоятельные подземные сети труб и каналов, из которых одна служит для отведения бытовых и производственных сточных вод, а другая – для отведения дождевых вод. По бытовой сети стоки поступают на очистные сооружения. Дождевые воды по другой системе отводятся по кратчайшему расстоянию в ближайшие водоемы. При раздельной схеме бытовая часть, которая строится в первую очередь, имеет диаметр труб и каналов значительно меньший, чем дождевая, так как расходы атмосферных вод в значительной степени превышают бытовые стоки. Если дождевые стоки отводятся по открытым лоткам и канавам, тогда систему называют неполной раздельной.

Полураздельная система канализации предусматривает строительство двух раздельных сетей: производственно-бытовой и дождевой с перехватным общесплавным коллектором, по которому на очистку отводятся все бытовые, производственные и часть дождевых стоков. В местах пересечения дождевой сети с перехватывающим общесплавным коллектором устраивают раздельные камеры, в которых регулируется отведение дождевых вод на очистку или сброс в водоемы без очистки. Для повышения санитарных показателей данной системы можно предусмотреть локальные системы очистки дождевых вод.

Комбинированная система канализации допускает устраивать в отдельных районах города различные системы канализации: общесплавную, раздельную или полураздельную.

Наиболее распространенной является раздельная система канализации, которая удовлетворяет санитарным нормам. Строительство этой системы осуществляется в две очереди: сначала прокладывают бытовую с малым диаметром труб, а затем дождевую сеть, что обеспечивает экономию средств.[4]

Схемы канализации населенных мест и их основные элементы:

- Радиальная схема. Применяется в больших городах со сложным рельефом местности (Москва, Санкт-Петербург). В городе две независимые канализационные сети, которые собирают стоки от разных районов и очищают на разных очистных сооружениях.

- Перпендикулярная схема. Сброс воды осуществляется перпендикулярно реке. В основном это присуще для ливневой канализации, когда сброс воды идет без очистки.

- Параллельная схема.

- Пересеченная схема.

- Зонная схема. Применяется при сложном рельефе местности, когда невозможно собрать все стоки самотеком.

Факторы, влияющие на работу системы водоотведения:

- состояние трубопроводов:

1) материал труб и его качество,

2) наличие и качество изоляционного покрытия,

3) наличие или отсутствие защиты от электрокоррозии,

4) возраст трубопровода,

5) диаметр трубы,

6) наличие и глубина залегания подземных вод,

7) гидравлические показатели,

8) интенсивность потока,

9) глубина заложения труб,

10) количество произошедших аварий, повреждений на участке,

11) тип грунта,

12) качественные характеристики транспортируемой воды;[5]

- наличие материальных и денежных средств у организации, занимающейся водоотведением;

- наличие и развитость нормативной базы, регламентирующей работу системы (СНиПы, СанПиНы, ГОСТы);

- рельеф местности;

- уровень выпадения осадков;

- наличие и тип промышленных предприятий;

- степень благоустройства;

- количество жителей и режим поступления сточных вод.

Система водоотведения, как и остальные системы инженерного обеспечения городов, имеет стратегическое значение для государства. Поэтому её деятельность должна регулироваться. Одним из рычагов регулирования является нормативно-законодательный, то есть издание законов и других нормативных актов.

1.2 Нормативно-законодательные и методические основы функционирования системы водоотведения

Как и все сферы жизнедеятельности и ЖКХ водоотведение имеет свою нормативно-законодательную базу.

Таблица 1 – Анализ нормативно-законодательных актов

1.3 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.[6]

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.[7]

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.[8]

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.[9]

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.[10]

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.

1.4 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.[11]

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.[12]

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).[13]

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.

2 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА НИЖНИЙ ТАГИЛ

2.1 Общая характеристика системы водоотведения г. Нижний Тагил

Нижний Тагил – город в России, административный центр Горнозаводского управленческого округа Свердловской области. Город расположен на восточном склоне Уральских гор, на высоте 200 м над уровнем моря. Площадь Нижнего Тагила составляет 4106 км², население – 375,7 тыс. чел. (2008), город занимает второе место по численности населения в Свердловской области. В районе нет мощных водных артерий. Главная река – Тагил с многочисленными притоками впадает в реку Туру Обь-Иртышского бассейна. Тагильский пруд протянулся на 16 км, наибольшая ширина 1,5 км, глубина до 12 метров. Помимо Тагила, в черте города протекает 13 рек и речек: Выя, Баранча, Большая Кушва, Малая Кушва, Леба, Иса, Ольховка, Ватиха, Лебяжка, Ежовка, Гальянка, Чёрная Катабка, Рудянка.

Предприятия Нижнего Тагила:

- ВГОК – Высокогорский горно-обогатительный комбинат,

- ВМЗ – Высокогорский механический завод,

- НТМК – Нижнетагильский металлургический комбинат,

- НТКРЗ – Нижнетагильский Котельно Радиаторный завод,

- УВЗ – Уральский вагоностроительный завод

- УХП – Уралхимпласт.[14]

Водоотведением и канализацией основных магистральных сетей занимается “Водоканал – НТ” г. Нижний Тагил.

В 1939 году от первых зданий с водопроводом (гостиница, техникум, баня) впервые была проведена первая централизованная система канализации, которая существует и поныне. В 1946-1947 годах был пущен в эксплуатацию первый коллектор. Все коллекторы канализации укладывались с привязкой к строящейся канализационной насосной станции № 3, причем с перспективой на эксплуатацию в течение десятилетий. Так и получилось – коллекторы служат и в настоящее время.

Все насосные станции, как правило, в зависимости от рельефа местности строятся в пойме реки или водоема, проектами на всех станциях предусматриваются аварийные сбросы, которыми во избежание затопления станций пользуются довольно часто. Разумеется, по согласованию с санитарными органами. Но в середине 50-х годов система санитарно-охранного контроля еще не была поставлена на должный уровень, поэтому часто в ночное время по распоряжению стоки спускали в реку Тагил. Поэтому в начале 80-х годов санитарная инспекция и природоохранные органы запретили аварийные сбросы и, тем более, проектирование самой возможности сбросов.[15]

В связи с реконструкцией и расширением НТМК, возникновением новых промышленных предприятий, улучшением жилищных условий горожан возникла острая необходимость очистки большого количества сточных вод.

"Уралводоканал" в 1968 году разработал проект цеха очистки сточных вод мощностью 145500 кубометров в сутки (Западные очистные сооружения).

С 1 февраля 2003 года, согласно постановлению главы города, Западная система очистных сооружений была передана ООО "Водоканал-НТ", который должен управлять всей системой водоснабжения и канализации города.

Цеху очистки сточных вод в 2008 году исполнилось 30 лет.[16]

Сейчас на балансе ООО "Водоканал – НТ" находится 35 канализационных насосных станций (КНС), 525 км канализационных сетей, Западная система очистных сооружений, фактическая мощность которой составляет 180 тыс. куб.м./сутки.

В состав очистных сооружений входят:

- механическое звено очистки (решетки, песколовки, первичные, отстойники с насосной станцией);

- биологическое звено очистки (аэротенки, вторичные радиальные отстойники, контактные резервуары);

- участок обезвоживания осадка с установленными центрифугами;

- иловые поля, площадью 32 га;

- химическая лаборатория, осуществляющая ежедневный технологический контроль сточных вод и осадка. Химической лабораторией отбирается свыше 18000 проб и проводится 42000 исследований сточной воды по 21 химическому показателю. Сточную воду очищают до 20 разновидностей микроорганизмов и различные бактерии.

Стоки Дзержинского района транспортируются для очистки на Восточные очистные сооружения Уральской химической компании.

Таблица 2 Тарифы для юридических и физических лиц на 2009 год (утверждены Постановлением Главы города №1028 от 24 ноября 2008 г.)

Таблица 3 Нормы потребления (утверждены постановлением главы города №1268 от 15 декабря 2004 г.)

2.2 Проблемы системы водоотведения г. Нижний Тагил

Как уже отмечалась в теоретической части, одной из основных проблем системы водоотведения города является её негативное влияние на экологию. Не обошла она и Нижний Тагил.

Прокурорской проверкой, проведенной совместно со специалистами Роспотребнадзора и Росприроднадзора, установлено, что действительно в деятельности предприятия ООО «Водоканал – НТ», являющегося владельцем гидроузлов, через которые подается вода во все районы г. Нижнего Тагила, имеются нарушения правил водопользования.

В частности, превышаются нормативы временно согласованных сбросов по нефтепродуктам и взвешенным веществам в Черноисточинское водохранилище, ручей Безымянный и реку Тагил.[17]

Проблема также в том, что на территории Нижнего Тагила и Пригородного района находится несколько десятков неисправных канализационных коллекторов, чьих хозяев не могут установить вот уже около двух лет. В результате, несмотря на то, что налицо факт загрязнения окружающей среды, санкции применить не к кому. В 1998 году Госкомэкологии уже обращались в администрацию Нижнего Тагила с предписанием установить хозяев коллекторов, в феврале 2000 года в мэрию обращались по этому вопросу повторно, однако реакции городских от властей не последовало никакой. Проблема неочищенных стоков затрагивает не только Нижний Тагил. Дело в том, что в стоках содержится превышающий норму в 50 раз аммонийный азот, который попадает в реку Тагил. Тагил, в свою очередь, впадает в Обь, где, кроме всего прочего, ведется промысел рыбы.[18]

Ливневой канализацией в городе обеспечено примерно процентов 40 дорог. Причем по квалификации это в основном не дороги, а улицы. Ведь при дороге предполагаются водоотводные каналы, а улица обрамляется бордюрами, и без колодцев воде действительно деваться некуда. Долгое время эта система находилась в запустении – работало порядка тридцати колодцев. Еще 784 обнаружили работники предприятия «Тагилдорстрой», когда взяли на содержание городские дороги. Многие из водостоков были засыпаны, заасфальтированы, залиты бетоном или просто забиты мусором. Ведь раньше все дороги числились на балансе предприятий, где-то следили за канализацией, где-то нет, контроля было недостаточно. На обслуживание ливневки проводили отдельный конкурс, но заявка была одна – от ООО «Тагилдорстрой». Других желающих очищать от мусора и грязи дорожные колодцы не нашлось, да и специалисты есть только на этом предприятии. Помимо регулярной ревизии действующих колодцев, они занимаются и восстановлением. В основном это происходит во время капитального ремонта. Средства на реконструкцию дорог заложены в «Комплексной муниципальной программе по благоустройству города» и в программе «Безопасность дорожного движения», которая на сегодняшний день не принята. И действительно, финансирование будет урезано по многим пунктам. Однако это не должно отразиться на качестве реконструкции, только на объемах работ: вместо трех дорог в год отремонтировать только две или одну. Но там, где необходимо заново проложить ливневку – это будет сделано. Во дворах лужи стоят, прежде всего, из-за неблагоустроенности: дороги в ямах, на теплотрассах землю постоянно перекапывают. Когда дворы и проезды нормальные, и уклоны предусмотрены, воду можно отвести в газон или на ту же дорогу магистральную к колодцу. А когда этого нет, “спасает” только обычная канализация, ведь колодцы водоканала, в отличие от ливневых, всегда работают. Но это, безусловно, не выход. Нельзя направлять поток с улицы в канализацию: это лишние объемы воды, песка и грязи, которые приходят на очистные сооружения, да и на состоянии подземных коммуникаций такой сброс сказывается негативно.[19]

Ещё одна проблема свойственная Нижнему Тагилу, как и другим российским городам, – открытые канализационные люки. Ежегодно крадутся сотни таких крышек, а предприятия несут значительные убытки, если учесть, что один люк стоит порядка 2-3 тыс. руб. Самое страшное, что действия люкокрадов зачастую приводят к самым печальным последствиям. Только в Свердловской области за последний год было зафиксировано несколько случаев падения людей в открытые колодцы. И чаще всего жертвами безалаберности воров становятся дети. Объяснение этому – воровство, вандализм. В основном их сдают в пункты приема металлолома. Хотя их прием и запрещен законом. В условиях кризиса количество краж будет только увеличиваться. Первый снег еще увеличит количество открытых колодцев. Дело в том, что владельцы машин не торопятся менять летние шины на зимние. Поэтому, чтобы машина не скользила, в багажник кладется снятый люк. Он тяжелый и не дает машине идти юзом.

Перестройка в 1991-2000 годах сказалась и на состоянии очистных сооружений, которые после стольких лет эксплуатации потребовали к себе повышенного внимания.

В 1996-2002 годах была произведена замена фильтросных пластин в аэротенках на фильтросные трубы – 3000 метров, что значительно улучшило процесс аэрации в коридорах секций и уменьшило число аварийных ситуаций. Ведется чистка иловых карт. Идет замена центрифуг на ленточные пресс-фильтры. Привлечена организация "Уралпромсервис" для ремонта подводящего лотка. В течение лета 2003 года отремонтированы крыши двадцати зданий и сооружений цеха, два вторичных и два первичных отстойника.

Несмотря на принимаемые меры, большинство водопроводных сетей находятся в аварийном состоянии и требуют полной замены. Аварийность на сетях водоснабжения продолжает оставаться высокой. Повреждения на сетях канализации ООО «Водоканал – НТ» увеличились с 1376 в 2002 году до 4848 в 2006 году.

Рисунок 1 – Динамика аварийности на сетях канализации ООО «Водоканал-НТ»

Причина неудовлетворительного технического состояния инженерной инфраструктуры была заложена в период 90-х годов, когда вся инфраструктура в короткие сроки была передана в муниципальную собственность и перед муниципальными образованиями была поставлена задача сохранить системы жизнеобеспечения города в период финансового кризиса. На момент передачи имущества средний износ фондов составлял от 70 до 90 %. строительство канализационных и водопроводных сетей в городе начато в 40-х годах. Порядка 60 % канализационных сетей построено в 60-80 годах, то есть эксплуатируются от 20 до 40 лет, а 25 % (около 125 км) сетей эксплуатируются уже более 40 лет. Сети построены в основном из керамических и асбестоцементных труб, срок эксплуатации которых 30 лет. Кроме того, в результате допущенных при строительстве сетей нарушений СНиП, в частности несоблюдение нормативных уклонов, наблюдается заиливание сетей, что ведет к образованию многочисленных засоров.

После столь длительного срока эксплуатации сооружений необходимы большие вложения, чтобы вывести работу очистных сооружений на современный уровень.

Негативное влияние на состояние инженерной инфраструктуры оказывает также отсутствие отработанной системы формирования инвестиционной составляющей для коммунальных предприятий и механизмов возврата кредитных ресурсов, взятых для реконструкции и развития производства, что не дает предприятиям возможностей для развития.

Недостаточность доходной части бюджета по причине существующих межбюджетных отношений и методик формирования бюджета муниципального образования и отсутствие инвестиций в необходимых объемах тормозят развитие инженерной инфраструктуры и дорожного хозяйства в городе и препятствуют своевременному ремонту и реконструкции.

В начале 2008 года в Нижнем Тагиле началась коренная модернизация систем водоснабжения и водоотведения. Эти работы будут осуществляться в рамках разработанной ООО «Водоканал – НТ» инвестиционной программы «Развитие систем водоснабжения и водоотведения водопроводно-канализационного хозяйства города Нижний Тагил на 2008-2018 годы», которая была утверждена Нижнетагильской городской Думой в феврале 2007 года. Программа оценивается в 1,704 млрд. руб.

Также разработана муниципальная целевая программа «Развитие и модернизация объектов коммунальной инфраструктуры города Нижний Тагил на 2009-2011 годы». Одной из задач программы является модернизация систем водоснабжения и водоотведения. В результате реализации мероприятий программы ожидается: ежегодное обновление не менее 15 км сетей водоснабжения и водоотведения для обеспечения города бесперебойным и качественным водоснабжением и водоотведением. Одним из ожидаемых результатов реализации программы является Обеспечение города бесперебойным и качественным водоснабжением и водоотведением.

Таблица 4 План мероприятий по реализации муниципальной целевой программы «Развитие и модернизация объектов коммунальной инфраструктуры города Нижний Тагил на 2009-2011 годы»[20]

Таким образом, анализ состояния системы водоотведения г. Нижний Тагил показал, что ей присущи основные проблемы систем водоотведения городов России, а именно:

- состав сбрасываемых сточных вод не соответствует нормативам, в частности по содержанию нефтепродуктов, взвешенных веществ, аммонийного азота;

- слабая обеспеченность города ливневой канализацией, воровство канализационных люков;

- сильный износ основных фондов, в частности трубы рассчитаны на 30 лет, а эксплуатируются уже более 40.

Решение этих проблем связано с большими финансовыми затратами. Но в настоящее время недостаточно развито финансирование коммунальных предприятий.

3 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ Г. НИЖНИЙ ТАГИЛ

Теоретическая оценка основ работы системы водоотведения города и анализ состояния системы водоотведения г. Нижний Тагил показали, что существуют проблемы. В соответствии с этим в курсовом проекте предлагается ряд рекомендаций.

3.1 Рекомендации по улучшению качества очистки сбрасываемых сточных вод

Во-первых, необходимо решить проблему несоответствия качества сбрасываемых сточных вод нормативам. Для этого предлагается воспользоваться следующей технологией очистки городских сточных вод.

Рисунок 2 – Технологическая схема

Основной технологический процесс очистки сточных вод, реализованный на установке, основан на использовании биологических методов очистки. Сточные воды поступают в приёмную камеру КНС, предварительно пройдя грубую очистку на решётке. Далее сточная вода погружными насосами подается на первичный отстойник 1. Загрязняющие вещества с плотностью больше, чем у воды удаляются простым отстаиванием. В процессе отстаивания происходит снижение величины БПК за счет удаления из сточной воды незначительной части нерастворимых органических веществ. Помимо этого, из сточных вод удаляются значительные количества плавающих веществ. Для повышения эффективности работы отстойника он оснащен тонкослойными элементами, в которых процессы осаждения взвеси протекают в слоях небольшой высоты. Выпавший осадок периодически под давлением гидростатического столба жидкости выводится в соответствующую секцию КНС. Всплывающие загрязнения удаляются при помощи сетчатых черпаков.

Далее осветленная сточная вода поступает в блок биологической очистки – биореактор 2, в котором с участием специализированного биоценоза активного ила происходит минерализация азотсодержащих органических веществ. Сложные органические соединения благодаря биохимическим процессам, проходящим при помощи ферментов активного ила, подвергаются распаду. При аэробных процессах (в присутствии кислорода воздуха) происходит окисление органических веществ, содержащих углерод, азот, серу, фосфор до минеральных солей, углекислого газа и воды. Подача технологического воздуха в биореактор осуществляется компрессорами 6 и распределяется внутри биореактора через аэраторы из перфорированных труб, засыпанных мраморной крошкой. Воздух, забираемый компрессором, обязательно должен быть очищен от механических примесей и капельной жидкости. Очистка воздуха происходит на воздушных фильтрах (сетчатых и картриджного типа). Для подогрева технологического воздуха в зимний период времени на всасывающей линии воздуходувок установлен калорифер.

Для интенсификации процесса биологической очистки и обеспечения высокого и стабильного качества очищенной воды, блок биологической очистки оснащен загрузкой типа "ерш", на котором развивается прикрепленный (иммобилизованный) биоценоз. Это позволит исключить опасность потери биомассы адаптированных микроорганизмов вследствие изменения седиментационных свойств активного ила (его "вспухание") под воздействием поступления токсических веществ или нарушения режима подачи стоков на очистку.

По окончании процесса биоочистки иловая смесь отделяется от сточной воды во вторичном отстойнике 2. Процесс осаждения интенсифицируется с помощью тонкослойных модулей. Активный ил из отстойной зоны с помощью эрлифта возвращается в "голову" биореактора. Смесь избыточного ила и сырого осадка подвергается обезвоживанию и последующим отводом на иловые карты.

Обеззараживание сточной воды, прошедшей полную биологическую очистку подвергается доочистки на фильтре 4 и обеззараживание ультрафиолетовым излучением, получаемого с помощью непогружной ртутной лампы 5, в специальном кварцевом чехле (воздействие ультрафиолета раскрыто в теоретической части, пункт 1.4). Для предотвращения неприятного запаха воздух от компрессоров проходит фильтр с угольными кассетами.[21]

Данная установка направлена на снижение содержания БПК, взвешенных веществ, аммонийного азота, нитратного азота, фосфатов.

Для очистки сточных вод от нефтепродуктов рекомендована установка блока доочистки (БДО) сточных вод, прошедших предварительную очистку от взвешенных веществ и нефтепродуктов на типовых очистных сооружениях. Особенностью этого блока является использование в качестве фильтрующего и сорбционного природного материала – шунгитовой породы (ШП), содержащей 25-30% углерода, менее 55% оксида кремния, 4% оксида алюминия и различные примесные соединения.

Лабораторные исследования свойств ШП при очистке растворов, содержащих различные концентрации нефтепродуктов (дизельное топливо, отработанное машинное масло, керосин), показали. Этот материал можно использовать в фильтрах двойного назначения: как фильтрационную загрузку в насыпном фильтре, заменяющую кварцевый песок на последнем этапе предварительной очистки воды от свободно плавающих нефтепродуктов и тонкодисперсных взвешенных веществ (размер частиц >3 мкм), и как сорбент для извлечения истинно-растворенных нефтепродуктов.

Возможность применения фильтра с ШП на завершающем этапе первой стадии очистки определяется наличием алюмосиликатного каркаса и относительно высоким удельным весом породы. Сорбционные свойства ШП связаны с наличием на поверхности слоя сорбционно-активного углерода в форме шунгита. Высокие сорбционные характеристики ШП, не уступающие аналогичным показателям сорбции на активных углях, обеспечивают эффективность глубокой доочистки низкоконцентрированных растворов нефтепродуктов.[22]

Также администрации г. Нижний Тагил необходимо найти ответственных за бесхозные неисправные канализационные коллекторы.

3.2 Рекомендации по улучшению работы ливневой канализации

Во вторых необходимо решить проблему ливневой канализации.

Для этого в первую очередь необходимо восстановить имеющиеся неисправные колодцы: раздолбить бетон, прочистить от мусора; благоустроить дворовые территории.

Для прочистки забитых трубопроводов ливневой канализации рекомендуется использовать метод пневмоимпульсов.

При данном методе на отложения воздействуют ударные волны (пневмоимпульсы), которые генерирует независимый источник возмущения. Накачиваемый компрессором воздух через рукав высокого давления поступает в пневмоснаряд, где преобразуется в пневматические импульсы определенной частоты и мощности. Созданная таким образом ударная волна "отбивает" отложения со стенок трубы.

Использование пневмоснарядов разного типоразмера позволяет прочищать трубопроводы диаметром 50 – 1500 мм с производительностью 0,2 – 3,0 м/мин в зависимости от диаметра трубы и характера отложений. Сменные пневмоснаряды позволяют не только разрушить имеющиеся отложения любой твердости и толщины, но и удалить их из рабочего пространства трубопровода. Материал прочищаемого трубопровода существенного значения не имеет.[23]

Так как отводными каналами ливневой канализации обеспечено всего лишь 40 % дорог, то необходима прокладка дополнительной системы поверхностного водоотвода, рекомендуемой немецкой фирмы Hauraton, серии Recyfix Super DN 300. В данную систему включаются: пластиковый канал, решетки для каналов, пластиковый пескоуловитель.

Каналы серии Super используются для организации линейного водоотвода в местах интенсивного движения грузового транспорта. Каналы изготовлены из полиэтилена высокой плотности «ПЭВП» (рабочая температура от -40 до +60), чрезвычайно легкие и прочные. Основная идея пластиковых каналов заключается в большом количестве вертикальных и горизонтальных ребер жесткости. Особенностью каналов данной серии является наличие стального канта, придающего каналу дополнительную прочность и удерживающего решетку при вертикальных и горизонтальных нагрузках (разгон-торможение). Также каналы серии Super снабжены системой безболтового крепления side-lock, благодаря которой экономится более 90% времени при обслуживании систем водоотвода. До класса нагрузки F900 включительно.

Рисунок 3 – Пластиковые каналы DN300 Hauratun (Германия)[24]

Решение проблемы воровства чугунных канализационных люков предложили на ОАО "Нижнетагильский котельно-радиаторный завод". Для этого на НТКРЗ были разработаны и пущены в производство специальные антивандальные люки. Суть антивандального люка заключается в следующем: крышка люка крепится к основанию с помощью специального ушка. Благодаря этому креплению просто так снять крышку и унести ее уже невозможно. Более того, на заводе планируется ставить усиленную антивандальную защиту. То есть такое же ушко, но уже с замком, ставится с другой стороны. Таким образом, крышку люка нельзя будет не только унести, но и открыть без ключа.[25]

3.3 Модернизация устаревшего трубопровода

В-третьих, важно решить проблему сильного, в отдельных случаях 100 %, износа основных фондов. Износ, в первую очередь, касается магистральных трубопроводов.

Старые трубы (в основном чугунные, керамические, асбестоцементные) необходимо заменять на новые, полимерные.

Достоинства полимерных труб:

высокая коррозийная и химическая стойкость, долговечность (гарантированный срок эксплуатации от 25 лет),

незначительная вероятность образования отложений на внутренней поверхности трубы;

низкий коэффициент шероховатости, равный 0,01,что в среднем в 20 раз меньше, чем у стальных и примерно в 40-50 раз меньше, чем у чугунных);

в 5-7 раз легче стальных, что облегчает монтажные работы, особенно в стесненных условиях (небольшие перемещения их при монтаже не требуют грузоподъемных механизмов), и удешевляет доставку;

низкая теплопроводность материала, снижающая тепловые потери и уменьшающая образование конденсата на наружной поверхности труб;

отсутствие необходимости в обслуживании и катодной защите;

стыковая сварка полиэтиленовых труб дешевле, проще, занимает меньше времени, не требует дополнительных расходных материалов; возможность многократного монтажа и демонтажа при низких затратах;

высокая надежность сварных швов соединений в течение всего срока эксплуатации трубопроводов;

ремонтопригодность, позволяющая быстро ликвидировать механические повреждения;

низкая вероятность физического разрушения трубопровода при замерзании жидкости, так как при этом труба увеличивается в диаметре, а затем, при оттаивании жидкости, приобретает прежний размер;

практически отсутствует опасность физического разрушения трубопровода от гидроударов вследствие сравнительно низкого модуля упругости. Стандартный запас прочности полимерных труб – 50-60% сверх расчетного рабочего давления;

возможность поставки длинномерными отрезками (бухтами), что сокращает сроки и стоимость монтажа и прокладки трубопровода, гибкость труб позволяет проходить повороты трассы трубопровода без использования фасонных деталей;

являются морозоустойчивыми;

возможность использования полимеров для ремонта (фактически для восстановления) стальных трубопроводов. Протяжка профилированных полиэтиленовых труб внутри изношенных стальных незначительно изменяет диаметр водопровода, что позволяет сохранить в нем давление. Профилированная труба восстанавливает свою первоначальную форму и плотно прилегает к стенкам трубы под воздействием пара. Протяжка применима для реконструкции водопроводов диаметром от 100 до 500 мм. Существующая труба используется как футляр. Это напрямую уменьшает объем земляных работ, затраты на капитальный ремонт, сокращает сроки работ;

экологическая чистота. Трубы из ПВХ являются безвредными и не опасны для здоровья человека. В процессе их эксплуатации не происходит выделения токсичных соединений,

в традиционной системе стальных трубопроводов в воду попадают ионы железа и размножаются бактерии. Использование труб из ПВХ исключает первую и снижает вторую составляющую такого загрязнения.[26]

Уже разработана муниципальная целевая программа, предполагающая ежегодное обновление 15 км сетей.

Таким образом, разработан ряд проектных рекомендаций по решению основных проблем системы водоотведения г. Нижний Тагил:

- несоответствие сбрасываемых сточных вод нормативам – применение новой установки очистки сточных вод, основанной на применении биологического метода очистки и ультрафиолета, применения фильтров с использованием шунгита;

- проблема ливневой канализации – очистка труб методом пневмоимпульсов, пркладка дополнительного поверхностного водоотвода;

- воровство канализационных люков – применение антивандального варианта;

- сильный износ магистрального трубопровода – замена старых труд на новые полимерные трубы.

4 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ РЕСУРСОВ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРОДА

Расчеты ведутся согласно формулам и таблицам.[27]

4.1 Водоснабжение

Расходы воды по городу на хозяйственно-питьевые нужды населения.

1-ый район:

;

= 170 ∙ 1100 = 187000 (чел.);

,

q – норма водопотребления, определяется по таблице 1[28] с учетом климатических условий, л/чел.∙сут.;

т.к. t ^о = -10 ^о С, → климат жаркий;

= 160 ∙ 187000 / 1000 = 29920 (м³ /сут.);

;

= 29920 ∙ 1,1 = 32912 (м³ /сут.);

;

= 29920 ∙ 0,7 = 20944 (м³ /сут.);

;

= 32912 / 24 = 1371,333 (м³ /ч.);

;

= 1371,333 ∙ 1,42 = 1947,293 (м³ /ч.);

,

– коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаемый по таблице 2²⁸ ;

= 1,2 ∙ 1,183 = 1,42;

= 1,2 – [(1,2 – 1,15) / (50 – 20) ∙ (29,92 – 20)] = 1,183;

;

= 1371,333 ∙ 0,213 = 292,094 (м³ /ч.);

;

= 0,4 ∙ 0,533 = 0,213;

= 0,5 + [(0,6 – 0,5) / (50 – 20) ∙ (29,92 – 20)] = 0,533.

2-ой район:

340 ∙ 700 = 238000 (чел.);

350 ∙ 238000 / 1000 ∙ 0,6 = 49980 (м³ /сут.),

при централизованном горячем водоснабжении среднесуточный расход определяется с коэффициентом 0,6;

49980 ∙ 1,3 = 64974 (м³ /сут.);

= 49980 ∙ 0,9 = 44982 (м³ /сут.);

= 64974 / 24 = 2707,25 (м³ /ч.);

= 2707,25 ∙ 1,564 = 4234,12 (м³ /ч.);

= 1,4 ∙ 1,117 = 1,564;

= 1,15 – [(1,15 – 1,1) / (100 – 50) ∙ (83,3 – 50)] = 1,117;

= 2707,25 ∙ 0,4 = 1082,9 (м³ /ч.);

= 0,6 ∙ 0,667 = 0,4;

= 0,6 + [(0,7 – 0,6) / (100 – 50) ∙ (83,3 – 50)] = 0,667.

Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия.

N _г.ц. = 0,6 ∙ 6300 = 3780 (чел.);

N _г.ц. = 6300 – 3780 = 2520 (чел.);

;

Q _{сут .} = (25 ∙ 3780 + 45 ∙ 2520) / 1000 = 207,9 (м³ /сут.);

;

Q _ч. = (2,5 ∙ 25 ∙ 2220 + 3 ∙ 45 ∙ 1480) / (8 ∙ 1000) = 42,32 (м³ /ч.);

= 2220 ∙ 0,3 = 666 (чел.);

= 1480 ∙ 0,6 = 888 (чел.);

= 666 / 7 = 94 (шт.);

= 888 / 5 = 178 (шт.);

Q _{душ.сут.} = k ∙ 500 n_c / 1000 ;

Q _{душ.сут.} = 3 ∙ 500 ∙ (94 + 178) / 1000 = 408 (м³ /cут.).

Расходы воды по городу на полив территории.

;

Q _{пол.сут.} = ∙ 10000= 20070 (м³ /сут.);

N ₁ = 1800 ∙0,2 = 360 (га);

N ₂ = 1800 ∙ 0,1 = 180 (га);

N ₃ = 1800 ∙ 0,05 = 90 (га);

N ₄ = 1800 ∙ 0,07 = 126 (га).

Расходы воды по городу на пожаротушение.

N = 187000 + 238000 = 425000 (чел.);

N > 25000, F > 150 га, → 4 случай;

,

Q _нар. – расход воды на наружное пожаротушение, принимается согласно пунктам 2.22, 2.23 и таблицам 5, 7, 8[29] , л/с,

Q _внутр. – расход воды на внутреннее пожаротушение, принимается по таблицам 1, 2[30] , л/с;

= 3 ∙ 80 = 240 (л/c);

– не предусмотрено;

= 240 л/c;

– не предусмотрено;

= 2 ∙ 2,5 = 5 (л/c);

– не предусмотрено;

= 5 л/c;

Q _пож. = 240 + 5 = 245 (л/c).

Режим водопотребления в городе.

1-ый район:

Т_ср. = 10 ч.;

Т _max = (24 – T _ср. ) ∙ (1 – k _{ч min} ) / ( k _{ч max} – k _{ч min} ) ;

T_max = (24 – 10) ∙ (1 – 0,213) / (1,2 – 0,213) = 9 (ч.);

T_min = 24 – Т_ср. – Т _max ;

T_min = 24 – 10 – 9 = 5 (ч.);

Q_max = T_cp. ∙ q_{cp. ч .} + Т _max ∙ q_{max ч .} + Т _min ∙ q_{min ч .} ;

32912 ≠ 10 ∙ 1371,333 + 9 ∙ 1947,293 + 5 ∙ 292,094;

∆ = 32912 – 32699,437 = 212,563 (м³ /сут.);

;

= 1371,333 + 212,563 / 10 = 1392,5893 (м³ /сут.);

32912 = 32912.

2-ой район:

Т_ср. = 10 ч.;

T_max = 14 ∙ 0,6 / 1,167 = 7 (ч.);

T_min = 7 ч,;

64974 ≠ 27072,5 + 29638,84 + 7580,3;

= 2775,486 м³ /ч.;

64974 = 64974.

Предприятие:

Q _сут. = 207,9 м³ /сут.;

207,9 / 16 = 12,99375 (м³ /ч.);

Q _{душ.сут.} =408 м³ /сут.;

408 / 2 = 204 (м³ /сут.).

Полив территории:

= 20070 м³ /сут.;

20070 / 4 = 5017,5 (м³ /ч.).

Таблица 5 – Режим водопотребления в городе

Таблица 6 – Определение расчетных расходов подачи воды насосами и потребление воды в городе

Продолжение таблицы 6

Расчет емкости бака.

W _б = W _р + W _пож ;

W _{р 1} = │1,16832│ + │-1,72292│ = 2,89124 %;

W _{р 2} = │-2,40129│ + │0│ = 2,40129 %;

W _р = 118571,9 ∙ 0,0289124 = 3428,1982 (м³ );

W _пож = 10 ∙ 0,06 ∙ Q _пож = 0,6 ∙ 245 = 147 (м³ );

W _б = 3428,1982 + 147 = 3575,1982 (м³ ).

Рисунок 4 – График водопотребления и совместной работы насосов

Набор основных сооружений

мутность воды 900 мг/л;

цветность воды 110 град;

_. = 118571,9 м³ /сут.;

;

118571,9 ∙ 1,14 = 135171,966 (м³ /сут.);

Согласно таблице 15[31] при заданной мутности исходной воды и цветности с учетом производительности станции необходимо установить горизонтальные отстойники – скорые фильтры.

Объем резервуара чистой воды

,

W _рег – регулирующий объем РЧВ,

W _пож – запас воды на пожаротушение в течение 3 часов,

W _ав – аварийный объем РЧВ, для ликвидации аварий на сетях,

W _доп – дополнительный объем РЧВ;

;

;

,

– без учета полива территории;

;

;

,

t – время ликвидации аварии на сетях, пункт 8.4[32] ;

W _доп = W _пож ;

= (118571,9 – 20070) / 24 = 4104,25 (м³ /ч.);

= 4104,25 / 4181,06905 = 0,98;

= 4,5% / 3,52619% = 1,28;

= 13517,2 (м³ );

= 3(3,6∙245∙0,06+6194,40675) = 18741,98 (м³ );

= (0,7∙98501,9) / 24 ∙ 8 = 22983,78 (м³ );

W _доп = 18741,98 м³ ;

= 13517,2 + 18741,982 ∙ 2 + 22983,78 = 73984,94 (м³ ).

4.2 Водоотведение

,

- норма водоотведения на 1 человека в сутки, определяется по таблице 1³² , л/чел.∙сут.;

;

1-ый район:

= 29920 м³ /сут.;

= 29920 / 86,4 = 346,3 (л/сек.);

,

,

- коэффициент неравномерности притока сточных вод, определяется по[33] ;

,

,

(л/сек.),

(л/сек.).

2-ой район:

(м³ /сут.);

(л/сек.);

,

,

(л/сек.),

(л/сек.).

4.3 Теплоснабжение

Тепловая нагрузка на отопление жилых и общественных зданий

,

- удельный расход тепловой энергии на отопление зданий, принимается в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, Вт/м² ;

(кВт/сут.);

,

(кВт/сут.);

,

(кВт/сут.);

,

(кВт/сут.);

,

- удельный расход теплоты на горячее водоснабжение, принимается в зависимости от нормы расхода (q_нр ) на нужды населения, Вт/чел∙сут.,

,

= 230-350 л/чел∙сут. в зависимости от климата,

(л/чел∙сут.), → Вт/чел∙сут.,

(кВт);

,

(кВт/сут.);

,

- коэффициент, учитывающий расходы теплоты на собственные нужды станции и покрыте потерь тепловой энергии в тепловых сетях, в зависимости от климата,

(кВт/сут.).

4.4 Электроснабжение

расход электроэнергии на уличное освещение

,

(кВт∙ч/год).

расход электроэнергии на подачу воды в город

,

- норма расхода воды на 1 человека в сутки, зависит от степени благоустройства зданий, определяется по таблице 1[34] , с учетом климатических условий, л/чел.∙сут.,

,

,

,

,

(л/чел.∙сут.),

(м),

(м),

(м),

(кВт∙ч/год);

,

(кВт∙ч/год);

,

(кВт∙ч/год);

,

(кВт∙ч/год).

расход электроэнергии на городской электротранспорт:

,

,

(чел.∙км/год),

(чел.∙км/год),

(кВт∙ч/год),

(кВт∙ч/год).

расход электроэнергии для жилых и общественных зданий и коммунальных предприятий:

,

,

,

(МВТ∙ч/год),

(МВТ∙ч/год),

(МВТ∙ч/год);

,

- удельная норма расхода электроэнергии на единицу емкости учреждения приведена в таблице 4[35] ,

(МВт∙ч/год).

расход электроэнергии на нужды теплоснабжения:

,

,

(кВт/год) = 60116508,86 ГДж/год.

(МВт∙ч/год).

общий расход электроэнергии на город:

,

расчет схемы электроснабжения:

,

(кВт/год);

,

(кВт/год);

,

(кВт/год);

,

(кВт/га);

,

(кВ∙А);

,

(шт.);

,

(км);

,

(км).

4.5 Газоснабжение

,

- норма расхода газа на расчетную единицу потребления, определяется по таблице 2[36] ,

число жителей первого района, обеспеченных газом: (тыс. жит.),

число жителей второго района, обеспеченных газом: (тыс. жит.),

(м³ /год);

,

- коэффициент часового максимума, принимается согласно таблице 4³⁶ ,

,

(м³ /ч),

,

(м³ /ч),

(м³ /ч);

,

- коэффициент одновременного действия приборов, определяется по приложению 3[37] ,

(м³ /ч),

,

(м³ /ч).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Теоретическая оценка показала.

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.

Анализ показал, что работе системе водоотведения г. Нижний Тагил присуще следующие основные проблемы:

- сильный износ фондов, особенно трубопроводов (почти на 100 %);

- сброс в водоемы неочищенных стоков (прокуратурой города было заведено дело в отношении Водоканала);

- ливневая канализация находится в плачевном состоянии.

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.

Также, в конце, был произведен расчет необходимых ресурсов жизнеобеспечения города.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/. – 26.04.2009.

2 Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dic.academic.ru/. – 26.04.2009.

3 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.

4 Журнал «Строительный инжиниринг» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stroing.ru/articles/675. – 26.04.2009.

5 Каждан А. Проблемы водоснабжения и водоотведения нового строительства / А. Каждан, Е. Марголин. – ЖКХinfo информационно-аналитический журнал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.zhkh.info/content/view/2046/69/. – 26.04.2009.

6 Организационные проблемы водоотведения. – Гидроаудит группа компаний [Электронный ресурс]. – http://www.hydroaudit.ru/vodootv_org. – 27.04.2009.

7 Водоотводящие системы и сооружения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ges.ru/book/book_water_otbod/. – 27.04.2009.

8 Применение метода ультрафиолетового облучения для обеззараживания сточных вод. – Очистные сооружения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.1os.ru/content/subs/doc28. – 27.04.2009.

9 Нанотехнологии очистки воды. – Эко Септик [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ecoseptic.ru/post_1203673040.html. – 27.04.2009.

10 Ваш дом.RU интернет-портал “все для строительства и ремонта” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vashdom.ru/articles/strom_lb1.htm. – 27.04.2009.

11 ООО “Водоканал – НТ” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://voda-nt.ru/. – 28.04.2009.

12 Комитет “Город без коррупции” г. Нижний Тагил [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mzde.net/lavnaya/2008/6/24/1782/. – 28.04.2009.

13 “Свердловская область. Канализационные стоки Нижнего Тагила загрязняют Обь” [Режим доступа]. – Режим доступа: http://my.online.ru/misc/newsreg/00/04/04_768.htm. – 28.04.2009.

14 Дягиль И. Когда воде деваться некуда / И. Дягиль. – городской информационный сервер Нижний Тагил [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ntagil.ru/?m=tagilworker&id=297. – 28.04.2009.

15 Решения и постановления Нижнетагильской городской Думы. – городской информационный сервер Нижний Тагил [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ntagil.ru/?m=resh_post_duma&type=r&id=457. – 28.04.2009.

16 Технологии очистки воды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gsp-bmt.ru/services/1/17.html. – 28.04.2009.

17 ФГУП ВИМС им. Н.М. Федоровского [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vims-geo.ru/. – 29.04.2009.

18 ООО ”Пневматик” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://pnevmatic.ru/main/index.html?id=117&parent_id=2. – 29.04.2009.

19 ООО “Драйтек” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.drytech.ru/catalog/drainage/rcsuper/. – 29.04.2009.

20 Якино И. В Нижнем Тагиле появятся антивандальные канализационные люки и скамейки / И. Якино. – Домострой. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.dom-s.org/news/2008/04/16/v_nizhnem_tagile_pojavjatsja_antivandal_nye. – 29.04.2009.

21 Исаев В.Н. Трубопроводы: общие рекомендации по выбору труб / В.Н. Исаев. – Техника и технологии ЖКХ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mrmz.ru/article/v54/article3.htm. – 28.04.2009.

22 Диса О.С. Инженерное обеспечение городов: методические указания по выполнению курсовой работы / О.С. Диса. – Новокузнецк, 2004. – 25 с.

23 СНиП 2.04.02-84: Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 131с.: табл.

24 СНиП 2.04.01-85: Внутренний водопровод и канализация зданий/ Госкомитет по делам строительства. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995. – 35с.: табл.

25 СНиП 2.04.03-85: Канализация. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 72с.: табл.

26 СНиП 2.04.08-87: Газоснабжение / Госкомитет по делам строительства. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995. – 66с.: табл.

[1] Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Система

[2] Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/75181/Водоотведение

[3] Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/226

[4] Кузнецов Е.П. Техника и технологии отраслей городского хозяйства: Учеб. пособие / Е.П. Кузнецов, А.М. Дыбов, Н.М. Сутырин. – СПб.: СПбГИЭУ, 2005. – 198-201 с.

[5] Журнал «Строительный инжиниринг» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.stroing.ru/articles/675

[6] Каждан А. Проблемы водоснабжения и водоотведения нового строительства / А. Каждан, Е. Марголин. – ЖКХinfo информационно-аналитический журнал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.zhkh.info/content/view/2046/69/

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

[8] Кузнецов Е.П. Техника и технологии отраслей городского хозяйства: Учеб. пособие / Е.П. Кузнецов, А.М. Дыбов, Н.М. Сутырин. – СПб.: СПбГИЭУ, 2005. – 199 с.

[9] Водоотводящие системы и сооружения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ges.ru/book/book_water_otbod/2.htm

[10] Водоотводящие системы и сооружения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ges.ru/book/book_water_otbod/17.htm

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

[12] Нанотехнологии очистки воды. – Эко Септик [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ecoseptic.ru/post_1203673040.html

[13] Ваш дом.RU интернет-портал “все для строительства и ремонта” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vashdom.ru/articles/strom_lb1.htm

[14] Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Нижний_Тагил

[15] ООО “Водоканал – НТ” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://voda-nt.ru/vodootv.html

[16] ООО “Водоканал – НТ” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://voda-nt.ru/zos.html

[17] Комитет “Город без коррупции” г. Нижний Тагил [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mzde.net/lavnaya/2008/6/24/1782/

[18] “Свердловская область. Канализационные стоки Нижнего Тагила загрязняют Обь” [Режим доступа]. – Режим доступа: http://my.online.ru/misc/newsreg/00/04/04_768.htm

[19] Дягиль И. Когда воде деваться некуда / И. Дягиль. – городской информационный сервер Нижний Тагил [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ntagil.ru/?m=tagilworker&id=297

[20] Решения и постановления Нижнетагильской городской Думы. – городской информационный сервер Нижний Тагил [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ntagil.ru/?m=resh_post_duma&type=r&id=457

[21] Технологии очистки воды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gsp-bmt.ru/services/1/17.html

[22] ФГУП ВИМС им. Н.М. Федоровского [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vims-geo.ru/

[23] ООО ”Пневматик” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://pnevmatic.ru/main/index.html?id=117&parent_id=2

[24] ООО “Драйтек” [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.drytech.ru/catalog/drainage/rcsuper/

[25] Якино И. В Нижнем Тагиле появятся антивандальные канализационные люки и скамейки / И. Якино. – Домострой. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.dom-s.org/news/2008/04/16/v_nizhnem_tagile_pojavjatsja_antivandal_nye

[26] Исаев В.Н. Трубопроводы: общие рекомендации по выбору труб / В.Н. Исаев. – Техника и технологии ЖКХ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mrmz.ru/article/v54/article3.htm

[27] Диса О.С. Инженерное обеспечение городов: методические указания по выполнению курсовой работы / О.С. Диса. – Новокузнецк, 2004. – 13-22 с.

[28] СНиП 2.04.02-84: Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985

[29] СНиП 2.04.02-84: Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985

[30] СНиП 2.04.01-85: Внутренний водопровод и канализация зданий/ Госкомитет по делам строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995

[31] СНиП 2.04.02-84: Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985

[32] СНиП 2.04.02-84: Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985

[33] СНиП 2.04.03-85: Канализация. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986

[34] СНиП 2.04.02-84: Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госкомитет по делам строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985

[35] Диса О.С. Инженерное обеспечение городов: методические указания по выполнению курсовой работы / О.С. Диса. – Новокузнецк, 2004. – 21 с.

[36] СНиП 2.04.08-87: Газоснабжение / Госкомитет по делам строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995

[37] СНиП 2.04.08-87: Газоснабжение / Госкомитет по делам строительства. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995