Потребность в воде: расходы и нормы водопотребления

Потребность в воде: расходы и нормы водопотребления

Контрольная работа

Потребность в воде: расходы и нормы водопотребления

Содержание

1. ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ ВОДОПОТРЕБИТЕЛЕЙ

.1 Классификация водопользований

.2 Объекты водоснабжения

.3 Потребители воды на железнодорожном транспорте

. УДЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ И НОРМЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

2.1 Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды

.2 Нормы водопотребления на пожаротушение

.3 Нормы водопотребления на промышленных предприятиях

Литература

1. ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ ВОДОПОТРЕБИТЕЛЕЙ

.1 Классификация водопользований

водопотребление промышленный хозяйственный пожаротушение

По характеру использования воду рассматривают как вещество с определенными свойствами, как массу и энергетический потенциал и как среду обитания.

Для водопользований устанавливаются следующие признаки классификации: цели водопользования; объекты водопользования; технические условия водопользования; условия предоставления водных объектов в пользование; характер использования воды; способ использования водных объектов; воздействие водопользований на водные объекты.

По целям водопользования разделяются на хозяйственно-питьевые, коммунальные нужды населения, на лечебные, курортные и оздоровительные цели, нужды сельского хозяйства, орошение и обводнение, промышленные нужды, нужды теплоэнергетики, территориальное перераспределение стока поверхностных вод и пополнение запасов подземных вод, нужды гидроэнергетики, нужды водного транспорта и лесосплава, нужды рыбного хозяйства, сброс сточных вод, прочие нужды, многоцелевое водопользование.

По объектам водопользования воды подразделяются на поверхностные, подземные, внутренние территориальные, морские.

По техническим условиям водопотребление подразделяется на общее и специальное.

По условиям предоставления водных объектов водопотребление подразделяется на совместное и обособленное.

По характеру использования воды - с изъятием воды (с возвратом и без возврата), без изъятия воды.

В соответствие с этим по способу использования водных объектов различают два вида использования водных ресурсов: водопользование и водопотребление.

При водопользовании вода не изымается из водоемов и не расходуется, а лишь потребляется для выполнения определенных функций. Это - гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, лесосплав, рекреационные цели и др.

При водопотреблении вода забирается из водных объектов, при этом часть ее теряется безвозвратно, часть расходуется промышленностью, сельским хозяйством и на коммунальные нужды.

Водопотребление определяется как расходование воды, подаваемой для удовлетворения различных нужд населения, промышленности и т.д.

Различают две основные категории водопотребления: 1) хозяйственно-питьевое и коммунальное водопотребление - потребление воды, связанное с бытовыми нуждами населения (питьё, приготовление пищи, содержание в чистоте жилищ и т.п.) и обеспечением благоустройства населённых мест (поливка улиц, зелёных насаждений и т.п.); 2) производственное или техническое водопотребление - потребление воды для технологических целей промышленности, энергетики, транспорта (парообразование, охлаждение, промывка продукции, гидравлический транспорт и т.п.), на противопожарные нужды и пр.

По воздействию водопользования на водные объекты - на количественные и качественные.

.2 Объекты водоснабжения

Коммунальное водоснабжение.

Коммунальное хозяйство России обеспечивает потребность в воде городского населения, коммунальных, транспортных и прочих непромышленных предприятий, а также расходы воды на благоустройство населенных пунктов, полив улиц и тушение пожаров.

Отличительная особенность коммунального хозяйства - постоянство водопотребления и жесткие требования, предъявляемые к качеству воды.

Основной объем (84-86%) потребляемой воды используется для хозяйственно-питьевых нужд населения, в среднем по России удельное водопотребление на одного городского жителя составляет 367-369 л/сут.

В РФ централизованные системы водоснабжения функционируют в 1052 городах (99% общего числа городов) и 1785 поселках городского типа (81%), однако всего19,5% населенных пунктов в сельской местности обеспечены централизованным водоснабжением. В то же время во многих городах ощущается недостаток мощностей водопровода. В целом по России дефицит мощностей водопровода превышает 10 млн. м3/сут, или 10% установленной мощности.

Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды - 32%.

Благоустройство городского жилого фонда в среднем по стране характеризуется следующими показателями: обеспеченность центральным водопроводом - 83,8%, канализацией - 81,4% центральным отоплением - 84,7%, ванными и душем - 76,7%, горячим водоснабжением - 70,8% (данные за 1996 год).

В поверхностные водные объекты предприятиями отрасли отводится около 13 км3/год сточных вод, по разным причинам в структуре сбрасываемых вод преобладают недостаточно очищенные. В целом по стране через системы очистных сооружении предварительно пропускается около 70% всей подаваемой воды.

Из-за неблагополучного состояния источников питьевого водоснабжения и несовершенства системы водоподготовки не теряет своей остроты проблема качества воды. Стандартные сооружения очистки, включающие двухступенчатую схему осветления, обесцвечивания и обеззараживания не справляются с возрастающими нагрузками новых загрязнителей (тяжелых металлов; пестицидов, галогенсодержащих соединений, фенолов, формальдегидов). Хлорирование воды, содержащей органические вещества, накапливающиеся в водных источниках, приводит к ее вторичному загрязнению и образованию канцерогенных хлорорганических соединений.

Промышленное водоснабжение.

Промышленное водоснабжение, обеспечивающее функционирование технологических процессов, является ведущим направлением водопользования. Системы промышленного водоснабжения включают в себя гидротехнические сооружения по забору технической воды и доставке се предприятиям, а также системы водоподготовки.

По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в настоящее время составляет в среднем более 90 км3.

Так, в 2007 г. объем использования пресной воды составил в России 75780,4 млн. м3/год, морской - 4975,9 млн. м3/год.

При этом для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:

·   промышленное водоснабжение - 46 км3;

·   орошение - 13,1 км3;

·   сельскохозяйственное водоснабжение - 3,9 км3;

·   прочие нужды - 7,5 км3.

Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% - системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.

Промышленный потенциал каждого экономического района Российской Федерации представлен практически всеми основными отраслями. Есть и такие районы, где преимущественно сконцентрированы совершенно определенные отрасли промышленности. Например, 46% объема производства легкой промышленности сосредоточено в Центральном экономическом районе, на долю Уральского экономического района приходится около 70% продукции черной и цветной металлургии, на долю Западно-Сибирского - 46% топливной промышленности.

Объемы водопотребления зависят от структуры промышленных предприятий, уровня технологии, выполняемых мероприятий по экономии воды. Наиболее водоемкими отраслями являются теплоэнергетика, черная и цветная металлургия, машиностроение, нефтехимическая и деревообрабатывающая промышленность. На долю самой водоемкой отрасли - электроэнергетики - приходится около 68% суммарного потребления свежей и 51% - оборотной воды.

Так как большинство промышленных объектов сосредоточено в крупных городах, в России преимущественное развитие получили объединенные промышленно-коммунальные системы водоснабжения, что, в свою очередь, приводит к неоправданно высоким расходам на промышленные нужды воды питьевого качества (до 30-40% суточной подачи городских водопроводов).

Предприятия промышленности являются основным источником загрязнения поверхностных вод. Около 70% промышленных предприятий сбрасывают в коммунальную канализацию сточные воды. Так, в 1996 г. предприятия промышленности сбросили 35,5 км3 сточных вод, в которых, в частности, содержатся соли тяжелых металлов и ядовитые вещества. Осадок, образующийся при очистке таких сточных вод, не может быть использован в сельском хозяйстве, что создает проблемы с его утилизацией. Особенно разнообразны по своим свойствам и химическому составу сточные воды химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и угольной промышленности. Несмотря на достаточную мощность очистных сооружений, только 83-85% отводимых сточных вод соответствуют нормативным требованиям. В структуре отводимых вод, содержащих загрязняющие вещества выше нормативного уровня, сброс без очистки составляет в настоящее время 23% (в 1991 г- 28%), остальные воды сбрасываются недостаточно очищенными.

Сельскохозяйственное водоснабжение.

В сельской местности водоснабжение осуществляется главным образом по локальным системам и путем индивидуального обеспечения водопользователей. Системы локального водоснабжения в очень сильной степени зависят от качества воды в источниках и, в случае необходимости, оборудуются специальными сооружениями. В районах с высокой плотностью сельского населения применяются групповые системы.

Для нужд отрасли из природных водных источников забирается около 28% суммарного объема изъятия воды.

Среди сельскохозяйственных отраслей основным потребителем свежей воды и крупным загрязнителем поверхностных водоемов, сбрасывающим через коллекторно-дренажную сеть неочищенные сточные воды, является орошаемое земледелие. Серьезную опасность для поверхностных водоемов представляет вынос с сельскохозяйственных полей удобрений и ядохимикатов.

Другим крупным водопотребителем и мощным источником загрязнения поверхностных и подземных вод являются животноводческие комплексы по выращиванию крупного рогатого скота, свиней, птицы. Очистка животноводческих сточных вод связана с большими трудностями, поскольку перед сбросом в водные объекты их необходимо длительное время выдерживать в прудах-накопителях.

.3 Потребители воды на железнодорожном транспорте

Потребители воды на железнодорожном транспорте разнообразны по своему составу. Воду используют практически все службы железнодорожного хозяйства, а также многочисленные пристанционные населенные пункты.

Водоснабжение связано непосредственно с перевозочным процессом. Вода расходуется на заправку пассажирских вагонов, обмывку и промывку подвижного состава.

На промывочно-пропарочных станциях подвергают обработке горячей или холодной водой с пропаркой и промывкой до 70% всех порожних цистерн, предназначенных для перевозки нефтепродуктов и ряда других наливных грузов. При этом расход воды на таких станциях колеблется в среднем от 200 до 900 м3/сут.

На пунктах подготовки грузовых вагонов вода расходуется на промывку вагонов после перевозки штучных и навалочных грузов (кирпича, цемента, зерна, минеральных удобрений и др.). На дезпромстанциях и дезпромпунктах водой промывают грузовые вагоны после перевозки в них скота, птиц, мяса и сырья животного происхождения.

В локомотивных депо вода расходуется на обмывку, заправку и обслуживание тепловозов и электровозов. Суточное водопотребление в таких депо колеблется от 30 до 300 м3/сут. В вагонных депо вода используется на обслуживание, обмывку и промывку вагонов, цистерн и их узлов. Водой заправляют пассажирские вагоны и рефрижераторные секции. Расход воды в вагонных депо достигает 300 м3/сут.

Основными потребителями воды в путевом хозяйстве являются шпалопропиточные и щебеночные заводы, рельсосварочные поезда, мастерские и звеносборочные базы. Среднесуточное водопотребление на одном таком предприятии колеблется от 100 до 250 мэ/сут.

Для снабжения льдом изотермических вагонов на сети железных дорог действуют льдозаводы и льдопункты, на которых для приготовления 1 м3 льда расходуется около 1,5 м3 воды.

Во многих депо, на железнодорожных станциях и заводах имеются компрессорные установки, которые охлаждаются водопроводной водой. Продолжительность работы одного компрессора колеблется от 6 до 18 ч. в сутки с расходом воды на охлаждение 0,1-0,2 м7ч.

Более 45 % всей используемой воды на железнодорожном транспорте приходится на хозяйственно-питьевое водоснабжение пристанционных поселков.

В железнодорожных водопроводах обычно применяют объединенную систему водоснабжения с подачей из нее воды всем потребителям. При этом водопроводные сооружения должны пропускать одновременно расход воды для удовлетворения хозяйственно-питьевых, производственных и противопожарных нужд.

2. УДЕЛЬНЫЕ РАСХОДЫ И НОРМЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

.1 Нормы водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды

Показателем размеров водопотребления по этой категории служит удельный расход воды, т. е. количество воды, расходуемое в среднем в сутки на одного жителя.

Измерения и анализ фактических удельных расходов в населённых местах дают основания для установления норм водопотребления - величин удельных расходов, которые рекомендуется принимать при проектировании новых или реконструкции существующих водопроводов.

Хозяйственно - питьевое водопотребление.

Количество воды, потребляемое население города (поселка) за сутки, отнесенное к одному жителю, выраженное в литрах, называется нормой хозяйственно-питьевого водопотребления или удельным водоснабжением.

Расчетный (средний за год) суточный расход воды Qсут ср в м3/сут на хозяйственно-питьевые нужды определяем по формуле:

сут ср = (qж*N)/1000, м3/сут

где, 1000 - перевод из литров в м3;ж - норма водопотребления (табл. 1.1);- расчетное число жителей.

Таблица 1.1

Нормы хозяйственно - питьевого водопотребления в населенных пунктах

Таблица 1.2

Нормы водопотребления на мойку и поливку улиц

Водопотребление на мойку и поливку улиц, проездов, площадей и зеленых насаждений в населенных местах или на промышленных предприятиях начисляют отдельно и принимают в зависимости от климатических и грунтовых условий, типа покрытия территорий, вида насаждений, способы поливки в размерах 1,5 - 6,0 л/на 1 м2 поливной площади в сутки (табл. 1.2).

При отсутствии данных о площадях по видам благоустройства суммарный расход воды на поливку на одного жителя равен 50 - 90 л/сут.

.2 Нормы водопотребления на пожаротушение

Нормы расхода воды на наружное пожаротушение.

Противопожарный водопровод в основном объединяется с хозяйственно - питьевым или производственным водопроводом.

Противопожарное водоснабжение можно проектировать из водоемов или резервуаров с обеспечением подъезда к ним автонасосов.

При расчете водоснабжения на пожаротушение следует учитывать следующее:

1. в расчетное водоснабжение на пожаротушение в городе следует включать водоснабжение на пожаротушение на промышленных предприятиях.

. расчетное количество воды на пожаротушение исчисляется при наибольшем расходе воды на хозяйственные, питьевые и производственные нужды.

. расчетная продолжительность пожара - 3 часа.

. при исчислении количества воды на пожаротушение на предприятии количество воды на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования не учитывается.

Расчетный расход воды на наружное пожаротушение и расчетное количество одновременных пожаров:

а) в населенных пунктах на 1 - 3 пожара 10 - 100 л/с при количестве жителей от 5 тысяч до 1 миллиона.

б) на промышленном предприятии и сельскохозяйственном производственном комплексе 1 пожар при площади до 150 га, 2 пожара при площади более 150 га.

Расход воды на наружное пожаротушение производственных зданий объемом 3 - 200 тыс. м3 - 10 - 40 л/с в зависимости от категории производства.

Таблица 1.3

Нормы расхода воды на наружное пожаротушение

Нормы расхода воды и число струй на внутреннее пожаротушение:

1. жилые здания высотой 12-16 этажей, общежития, гостиницы, санатории, музеи, библиотеки, вокзалы объем воды равен 25000 м3 - 1 струя по 2,5 л/с;

. общежитие, гостиницы, административные здания высотой более 6 этажей, библиотеки, вокзалы - объем воды более 25000 м3 - 2 струи по 2,5 л/с;

. жилые дома высотой 17-25 этажей - 3 струи по 5 л/с, высотой более 25 этажей - 6 струй по 5л/с;

. административные здания высотой более 50 м - объем воды до 50000 м3, 4 струи по 5 л/с.

2.3 Нормы водопотребления на промышленных предприятиях

Техническая вода на промышленных предприятиях используется по трем направлениям:

. От 70 до 89% воды, поступающей на технические цели, используется на промышленных предприятиях в качестве хладоагента, охлаждающего продукцию в теплообменных аппаратах, или для защиты отдельных элементов установок и машин от чрезмерного нагрева. Эта вода нагревается, но не загрязняется охлаждающей продукцией.

. От 5 до 12% технической воды используется для очищения продукции или сырья от примесей, а также в качестве транспортирующей среды. Эта вода загрязняется и нагревается, если материалы, с которыми она контактирует, имеют повышенную температуру.

. От 10 до 20% технической воды теряется за счет испарения или входят в состав произведенной продукции (пар, сахар, хлеб и т.п.).

Расчетная потребность предприятия в технической воде.

Расчетная потребность предприятия в технической воде в значительной мере зависит от типа используемого оборудования и принятой схемы технологического процесса. Расчетная потребность предприятия в технической воде может определяться только по технологическим данным водопотребляющего оборудования.

В справочной литературе приводятся данные по удельным нормам расхода воды на единицу продукции (на единицу веса готового продукта). Данные получены в результате обработки и осреднения величин расходов воды (той или иной отраслью промышленности). Но эти нормы не в полной мере учитывают специфику каждого конкретного предприятия и могут быть использованы лишь для ориентировочных расчетов.

Таблица 1.4

Удельные нормы расхода воды

Расчетные расходы воды для технических нужд можно определить так:

пр= qн*ппрод

илипр = qагр *пагр

где, Qпр - количество воды, необходимое для производства;н - норма водопотребления на единицу продукции;

ппрод - количество выпускной продукции;агр - потребность воды для 1 агрегата;

пагр - количество агрегатов.

Расчетное потребление хозяйственно-питьевой воды на предприятии.

Хозяйственно-питьевое потребление воды рабочими и служащими на промышленном предприятии предназначено:

для утоления жажды рабочих и служащих предприятия, приготовления пищи и мытья посуды;

для помывки работающих на предприятиях в душевых и умывальных установках;

на стирку в прачечных, на уборку помещений цехов, служб и отделов;

на полив зеленых насаждений, тротуаров и проездов.

где Q - расчетный расход воды рабочими предприятия на умывание и мытье рук, утоление жажды и т.п.; - расчетный расход воды на душевые установки; - расчетный расход воды на полив территории; - расчетный расход воды в столовых предприятия.

Расчетный расход воды на умывание и утоление жажды.

На каждого рабочего и служащего предприятия СНиП предусматривает потребление 25л воды в смену в обычных цехах и 45л на человека в смену в горячих цехах.

Горячие цеха - цеха с тепловыделением более 80 кДж на 1м3 /ч (более 20 ккал на 1м3 /ч).

Эти удельные нормы (qхц ( 25л/чел в смену и qтц= 45л/чел в смену) не включают воду, расходуемую в душевых, столовых и на полив территории предприятий.

Расчетный часовой расход воды рабочими и служащими предприятия на умывание и питье за максимальную смену определяется по выражению

где k, k - коэффициенты суточной неравномерности потребления воды в обычных и горячих цехах соответственно;

принимается =1 для большинства предприятий., k - коэффициенты часовой неравномерности в обычных и горячих цехах соответственно;

СР- средний часовой расход воды за максимальную смену, м3/ч;ХЦ, NГЦ- количество работающих в максимальную смену на всем предприятии и в его горячих цехах соответственно, чел;

- продолжительность максимальной смены, часы.хц ( 25л/чел в смену; qгц= 45л/чел в смену.

Расчетный расход воды на душевые установки.

На производствах, связанных с загрязнением тела (или требующих особого санитарного режима), учитывается расход хозяйственно-питьевой воды в душевых из расчета qд = 500 л/час на 1 душевую сетку. Количество душевых сеток nд определяется исходя из численности работающих, которым необходимо пользоваться душем по категории производства. Длительность работы душевых установок принимается равной 0,75 часа после окончания каждой смены.

Расчетный часовой расход (м3/ч) на душевых установках предприятия определяется по выражению:

Например:

Расчетное число человек на 1 душевую сетку определяется по СНиП.

Расчетный расход воды на полив территории предприятия.

Расчетный часовой расход воды (м3/ч) на полив территории предприятия определяется по формуле:

здесь n- количество поливов территории определенного вида за сутки, раз/сутки;площадь поливаемой территории данного вида, м2;расход воды на один полив 1 м2 конкретного вида поливаемой территории, л/м2;

для асфальтированных покрытий: qп (асф)=0,3…0,5 л/м2,

для зеленых насаждений: qп (зел)=3…6 л/м2;

- продолжительность полива территории данного вида, ч/сутки;количество различных видов поливаемых площадей, шт.

Расчетный расход воды в столовых предприятия.

Расчетный часовой расход воды (м3/ч) в столовых предприятия определяется так:

где kч- коэффициент часовой неравномерности потребления воды в столовой (kч=1,5);бл- средняя норма расхода воды на одно приготовленное в столовой блюдо (qбл= 12л/блюдо);бл- количество блюд, приготовленных в столовой за смену, блюд/смена;

- продолжительность смены, часы.

Расчетный расход воды на пожаротушение.

Расход воды на наружное пожаротушение через гидранты нормируется СНиП 2.04.02-84 в зависимости от строительного объема производственных зданий, степени огнестойкости их строительных конструкций и категории производства по пожарной опасности, размещенного в рассматриваемых зданиях.

Расчетное количество одновременных пожаров на предприятии принимается в зависимости от площади предприятия:

. Если промышленное предприятие занимает площадь <150га, то считается, что на нем может возникнуть одновременно 1 пожар (расход воды, на тушение которого принимается по таблице).

. Если площадь, занимаемая предприятием более 150га, то одновременно могут возникнуть 2 пожара.

Для особенно ответственных предприятий расчетное количество одновременных пожаров устанавливают индивидуально органы Госпожнадзора.

Продолжительность тушения пожара принимается равной 3 часам, а для зданий I и II степеней огнестойкости с незгораемыми несущими конструкциями - 2 часа.

Максимальный срок восстановления пожарного объема воды должен быть не более:

ч - на пром.предприятиях с помещениями категорий А, Б, В;

ч - на пром.предприятиях с помещениями категорий Г и Д.

Таблица 1.5

Нормы расхода воды на наружное тушение одного пожара

Литература

Основная литература

1 Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение: Проектирование систем и сооружений. Учебник. - М.: АСВ, 2007.

2 Кузьминский Р.А. Водоснабжение. Водозаборные сооружения. Электронный учебник. - М.: РГОТУПС, 2007.

Дополнительная литература

.        Алексеев М.И., Мишуков Б.Г. Эксплуатация систем водоснабжения и канализации. - М. 1993.

.        Береза А.И., Коробов Ю.И. Водоснабжение на железнодорожном транспорте. - М., 1991.

3.      Калицун В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация. Учебник для ВУЗов. - М: Стройиздат, 2000.

4.      Лишак Ю.Н., Ожерельев П.Е. Выбор и обоснование способа бурения и конструкции водозаборных скважин. - М.: ВЗИИТ, 1989.

.        Паль Л.Л., Кару Х.А., Репин Б.Н. Справочник по очистке природных и сточных вод. - М., 1994.

.        Дикаревский В.С., Якубчик П.П. и др. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте. - М., 1999.

Справочно-информационная литература

.        СНиП 2.04.02 - 96. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

.        СанПиН 2.1.4.1074 - 01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

.        Справочник проектировщика. Внутренние санитарно - технические устройства. Часть 2. Водопровод и канализация. - М: Стройиздат, 1990.

.        Журнал. Водоснабжение и санитарная техника.

.        Журнал. Вода и экология: Проблемы и решения.