Общие сведения о реконструкции систем водоснабжения

 

Под реконструкцией систем водоснабжения понимается восстановление, совершенствование и модернизация существующих водозаборных сооружений, водопроводных очистных сооружений, насосных станций, водопроводных сетей и сооружений на них с использованием передовых технологий и оборудования для повышения технико-экономических показателей системы водоснабжения.

Реконструкция систем водоснабжения проводится в следующих случаях: используемое оборудование станции выработало свой ресурс и морально устарело; с целью энерго- и ресурсосбережения; для повышения надежности системы.

Системы водоснабжения являются одними из жизненно важных систем жизнеобеспечения городов и предприятий. Для них действующими нормами нормируется сокращение или прекращение оказания услуг по подаче воды. По этим параметрам системы водоснабжения разбиты на три категории [1].

Система водоснабжения и ее элементы рассчитаны на длительный период эксплуатации, в течение которого исходные условия их функционирования могут изменяться. Возникающее несоответствие между новыми условиями и производственными возможностями негативно сказывается на качестве эксплуатации системы водоснабжения. При развитии городов увеличение количества абонентов приводит к гидравлической перегрузке всех основных объектов водоснабжения, невыполнению ими своих функций и т. д. Изменение таких природных факторов, как качество воды в природном источнике,  способно привести к ухудшению качества воды, подаваемой потребителю.

Улучшение таких показателей качества эксплуатации, как экономичность и безопасность персонала, нередко достигается изменением конструкций или технологических схем сооружений.

Обязательным условием проведения работ по усилению является их обоснованность, поскольку очень часто причины невыполнения объектами своих функций объясняются элементарными ошибками в эксплуатации. Так, гидравлическая перегрузка водопровода может быть связана с отсутствием должного учета расходов воды.

Определение экономической эффективности реконструкции системы должно базироваться на учете общехозяйственного значения мероприятий по реконструкции. С позиций конечного эффекта безразлично, реконструировать ли существующую систему или построить вместо нее новую систему. Критерий эффективности затрат на реконструкцию системы следующий: затраты на реконструкцию не должны быть больше затрат на новое строительство.

Реконструкция водозаборных сооружений

 

Общие положения

Водозаборные сооружения предназначены для подачи из источника водоснабжения на станцию очистки расчетного суточного расхода воды.

Наиболее часто встречающаяся причина реконструкции водозаборных сооружений – необходимость в увеличении расхода воды по сравнению с проектными данными. Реконструкция может быть связана также с изменением природных условий, влияющих на забор воды из источника, либо проводиться в связи с необходимостью повышения качества эксплуатации (надежность и др.).

Увеличение производительности головных сооружений зависит не только от их производственных возможностей, но и от характеристики источника водоснабжения. Устойчивый прием из водотоков допустим, если водоотбор составляет не более менее 0,25 от минимального дебита источника. В противном случае вероятна потеря водотоком транспортирующей способности, обмеление, в суровых климатических условиях – перемерзание зимой.

В соответствии с нормативами [1] условия приема воды из источника подразделяются на легкие, средние или тяжелые. С учетом этого ограничиваются скорости втекания воды в водоприемные окна водозаборов. Изменения условий приема воды носят сезонный характер (шуга, появление рыбной молоди и др.), что учитывается проектами. Вместе с тем возможны радикальные изменения в водном источнике, вызываемые деятельностью по формированию русла и требующие обязательной реконструкции водозаборов или проведения дополнительных крупных гидротехнических работ.

При гидравлической перегрузке уровни воды в приемном и всасывающем отделениях понизятся, а высота всасывания насосов первого подъема увеличится сравнительно с расчетной. Может возникнуть необходимость в реконструкции насосной станции первого подъема.

Увеличение скорости втекания в водоприемные окна приводят к поступлению воды повышенной загрязненности. Рекомендуемые нормативами [1] скорости составляют 0,2–0,6 м/с, в зависимости от загрязненности водотока. Форсирование водоотбора приводит к частому засорению решеток на входных отверстиях, т.е. к некоторому ухудшению условий эксплуатации. Конструкция решеток существенно влияет на равномерность втекания воды. Равномерному втеканию способствует конструкция решеток со стержнями из полос, расположенных вертикально, причем ширина стержней принимается не меньше просвета между ними. Если боковые грани стержней развернуть так, что угол отвода воды, отсчитываемый от направления течения в водотоке, составит 120–135°, то решетка приобретет свойства самоочищаемости.

Пример расчета водозаборных сооружений при увеличении производительности системы

 

Исходные данные. Проектная производительность водозаборных и очистных сооружений Q_перв = 35 000 м³/сут, Суточный расход после расширения водопроводных очистных сооружений Q_увел = 40 000 м³/сут, тип водоприемника – русловой, толщина прямоугольных стержней с = 3 мм, а = 10 мм.

Определить скорость и потери напора в решетках водоприемных отверстий водозабора при увеличении расчетной производительности очистных сооружений. Предложить варианты реконструкции.

Решение. Площадь водоприемных отверстий определяется по формуле:

 

(1)

 

где Q – расчетный расход одной секции, м³/с,

для одной секции   м³/с;

V - расчетная скорость втекания воды в водоприемные отверстия, для береговых водоприемных отверстий – V = 0,2-0,6 м/с; для русловых – V = 0,1-0,3 м/с.

  К – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток:

(2)

 

где a – расстояние между стержнями в свету, с – толщина стержней.

К=(10+3)/10=1,3

При увеличении производительности ВОС расход станет равным:

  м³/с;

тогда скорость движения воды в водоприемных окнах тоже увеличится и определится как:

Местные потери определяют по формуле:

(3)

 

 - коэффициент местного сопротивления, для решеток:

(4)

где  - коэффициент, зависящий от формы стержней решетки, для круглых сечений =1,73; для прямоугольных =2,34.

 - угол наклона решетки к горизонту, при вертикальном расположении sin =1.

Вывод: При увеличении производительности водопроводных очистных сооружений скорость движения воды в водоприемных окнах не превышает значений допустимой (0,3 м/с), следовательно, нет необходимости предусматривать мероприятия по реконструкции водоприемного колодца.