Надежность водозаборных сооружений и станций очистки воды

Водоприемные сооружения играют важную роль в обеспечении нормального и бес­перебойного функционирования системы подачи воды. Станции очистки воды выполня­ют ответственную функцию исправления качества воды природных источников в соот­ветствии со специфическими требованиями снабжаемых объектов.

Следует отметить, что в настоящее время статистические сведения об отказах этих сооружений, их основных элементов и оборудования весьма скудны, носят эпизодичес­кий характер и не дают достаточных данных для численной вероятностной оценки их надежности. Поэтому указания по обеспечению и оценке надежности водоприемных сооружений и очистных станций, приводимые в СНиПах и других действующих нормативных документах, не подкреплены соответствующими надежностными расчетами и основаны на интуиции и здравом смысле.

Водоприемные сооружения из поверхностных источников

Методы оценки надежности (обеспеченности) природных источников изложены в литературе по гидрологии для поверхностных источников и гидрогеологии - для под­земных. Природные источники воды, хотя и не входят в состав систем водоснабжении, являются важнейшей из внешних (ассоциированных) систем, от которой в значительной степени зависит успешное выполнение функций водоснабжения обслуживаемого объекта. Отказ источника может повлечь полное нарушение функций водообеспечения, т.е. представляет наиболее серьезную опасность, чем все возможные отказы элементов са­мой системы водоснабжения.

Под отказом источника водоснабжения понимается наступление такого его состоя­ния, в котором он не имеет возможность обеспечить получение из него воды вообще или в требуемом количестве и требуемого качества. Это может произойти в результате недо­пустимого снижения его дебита, повышения или снижения уровня воды, что может вы­звать затопление водоприемных устройств или невозможность всасывания воды насо­сами. Непредвиденное и резкое ухудшение качества воды источника, например в ре­зультате катастрофического сброса загрязненных сточных вод, может также вызвать на­рушение водообеспечения.

Надежностная оценка намеченного к использованию источника является задачей первостепенной важности. В определении надежностных характеристик природных во­доемов заинтересованы (кроме водоснабжения) многие области народного хозяйства: гидроэнергетика, водный транспорт, орошение, дорожное и мостовое строительство, ряд отраслей промышленности и городского хозяйства.

Наблюдения за режимом и состоянием поверхностных водоемов осуществляется в основном органами Главного управления гидрометеорологической службы, им разрабо­таны методики обработки получаемых статистических данных о водоемах и вычисле­ния надежностных характеристик источника.

В СНиП 2.04.02-84* дана обеспеченность расчетных уровней воды в поверхностных источниках в % в зависимости от категории водозабора.

Большинство водоприемных сооружений представляет собой комплекс нескольких разнородных по своим технологическим функциям устройств, тесно связанных в совместной работе. Известно, что основные типы речных водоприемных сооружений береговой и русловой водозаборы устраиваются объединенными с насосными станциями подъема или располагаются в непосредственной близости с водозаборами, образуя еди­ный узел сооружений.

В обоих типах водозаборов предусматривается несколько (не менее двух) незави­симых путей подачи воды из реки к насосам.

Нарушения нормального функционирования названных типов водоприемных со­оружений могут быть вызваны:

• засорением решеток (берегового колодца или оголовка);
• обледенением решетки или их закупоркой шугой;
• недопустимым отложением наносов в месте отбора воды;
• засорением или повреждением самотечных линий;
• повреждением и разрушением сооружений в результате ледохода, давления льда, ударов судов, плотов и т.п., а также в результате оползневых явлений, прекращением по­дач электроэнергии к насосам, двигателям, сеткам и т.п.

Засорение решеток может привести к серьезным нарушениям работы сооружения в периоды, когда их очистка не может быть осуществлена, а именно - при высоких го­ризонтах воды в реке. В таких случаях решетки, особенно в оголовках, могут оказаться недоступными для очистки.

Для работы в условиях глубинного льдообразования (шуги и обмерзания решеток) в водоемах с тяжелым ледовым режимом водоприемные сооружения устанавливаются в водоприемных ковшах, где обеспечивается всплывание шуги и быстрое образование ледового покрова, что предотвращает и глубинное льдообразование. Ковши весьма эффективно используются для осаждения взвеси.

Для предотвращения засорения сеток в тяжелых природных условиях предусмат­ривается их постоянная механизированная промывка. Самотечные линии подвергаются периодической промывке различными способами, обычно с использованием резервного оборудования насосов первого подъема.

Оползневые явления могут иметь катастрофические последствия для водоприем­ных сооружений и привести к их серьезным разрушениям. Поэтому выбор места для этих сооружений производится только после тщательных исследований по выявлению вероятности оползней.

Схема водозаборного сооружения принимается в зависимости от природных усло­вий (легкие, средние и тяжелые), вида водоприемного устройства (береговые, затоплен­ные и нестационарные) и категории надежности (I, II и III). При самых неблагоприят­ных условиях (тяжелые природные условия, затопленные водоприемные устройства и I категория надежности) принимается схема «в» - в двух створах, удаленных на рассто­яние, исключающее возможность одновременного перерыва забора воды.

Водозаборные сооружения для приема подземных вод

В основу проектирования сооружений для приема подземных вод должны быть приняты сведения о запасах этих вод, которые базируются на степени их изученности. Для больших водозаборов, сооружение которых связано со значительными затратами, эти запасы должны быть утверждены Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых при Правительстве РФ или соответствующим органом.

В процессе эксплуатации скважин и колодцев несоответствие их дебита требуемо­му обнаруживается по нарастающему понижению уровня воды в них.

Действующими нормативами регламентируется количество резервных скважин зависимости от количества рабочих скважин. Схемы сборных водоводов, в частности, диктуются категорией надежности подачи воды и могут быть наряду с тупиковыми, также кольцевыми с целью повышения надежности.

Станция очистки воды

В соответствии с тем, что функцией системы водоснабжения является обеспечение потребителей водой в требуемых количествах и требуемого качества, нарушения нормальной работы системы могут заключаться не только в перерывах или снижении подачи воды, но и в недопустимом снижении качества подаваемой воды.

Качество воды, подаваемой в системы водоснабжения населенных мест, регламентируется СанПиН 2.1.4.1074.01, качество воды, используемой для различных технологических процессов, устанавливается технологами.

Станция очистки воды представляет собой в большинстве случаев сложный комплекс различных сооружений. Отказ станции из-за недопустимого снижения количеств подаваемой воды имеет весьма малую вероятность благодаря большему числу параллельно работающих однотипных сооружений. В соответствии с нормативными указаниями станции очистки воды и водоподготовки должны рассчитываться на равномерную работу в течение суток при возможности отключения отдельных сооружений для профилактического осмотра, чистки, текущего и капитального ремонтов. Коммуникации станции водоподготовки надлежит рассчитывать на возможность пропуска расхода воды на 20 - 30°/ больше расчетного. Таким образом, предполагается, что станция работает постоянно в несколько облегченном режиме и выход из работы определенной части параллельно включенных сооружений не приводит к снижению качества ее функционирования. При этом остающиеся сооружения могут в это время обеспечивать требуемое (или сниженное в пределах допустимого) количество подаваемой воды без ухудшения ее качества.

Нормы предусматривают наличие резервных отстойников и фильтров. Так, при наличии на станции менее шести отстойников или осветлителей требуется иметь один резервный, а на станциях с количеством фильтров до 20 следует предусматривать возможность выключения на ремонт одного фильтра, при большем количестве - двух фильтров

При общем числе отстойников более шести нагрузка станции при выключении одного отстойника будет увеличиваться не более чем в 1,2 раза. Форсирование работы фильтров, т.е. увеличение скорости фильтрации при выключении отдельных фильтров допускается на 10-12% выше нормальной эксплуатационной скорости, но не выше, чем на 20%. Превышение этой скорости может привести к недопустимому снижению качества обрабатываемой воды и, следовательно, к нарушению нормального функционирования станции очистки воды.

Для повышения надежности нормального функционирования очистных станций дублируются все вспомогательные установки: смесители, дозаторы, оборудование для промывки фильтров, а также линии коммуникации и основные измерительные приборы. Отдельные сооружения (установки) очистных станций соединены параллельно и последовательно, их соединительные коммуникации позволяют осуществить обход oтказавших элементов.

Следует отметить, что серьезные нарушения нормальной работы очистных станций могут происходить также в результате таких внешних причин, как нарушение подачи электроэнергии (для насосов, для ряда механизмов с электродвигателями), а также перебоев в своевременном и полноценном снабжении станции необходимыми реагентами.

Вернуться к списку