Автоматична система безпечного водпостачання

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Технічний навчально-науковий інститут

Національного аграрного університету, м. Київ

Автоматична система безпечного водпостачання

Гончаров Ф.І., доцент

Анотація

водопостачання надзвичайний техногенний

Приведено обґрунтування вибору технологічної схеми будови та опис автоматичної системи безпечного водопостачання для використання в сучасних умовах прояву надзвичайних ситуацій техногенного та природного походження в якості альтернативи існуючим системам водопостачання у складі споруд: призначених для забору води із джерел, очищення, зберігання запасів води й подавання її до місць споживання (водопровідні мережі).

Annotatіon

Is grounded a technological chart and is led the description of the automatic system of safe water-supply for the use in modern terms of display of extraordinary situations of tehnogennogo and natural origin as of alternative to the existent water systems in composition building of appointed: for taking away you lead from sources, cleaning, saving of supplies of water and presentation of her to the places of consumption (plumbing networks).

Про необхідність забезпечення безпеки водоспоживання з мережі централізованого чи децентралізованого водопостачання (стан захищеності особи та суспільства від ризику зазнати шкоди від споживання води з мережі водоканалу), сьогодні вже агітувати не треба.

Ризик водоспоживання з мережі водоканалу (ймовірність заподіяння шкоди від споживання води невідповідної якості) на рівні побуту чи виробництва обумовлюється ступенем шкідливості або небезпечності її якості та науково-технічним станом систем водопостачання. Відзначений "ступінь небезпечності…" визначається безпечністю виробничого процесу і обладнання водоочищення (властивістю виробничого процесу та обладнання відповідати вимогам забезпечення якості води під час проведення процесу очищення, монтажу-демонтажу і експлуатації обладнання в умовах, установлених нормативною документацією) та безпечністю промислового водопостачання (властивістю промислового водопостачання забезпечити і зберегти протягом певного терміну експлуатації рівень безпечності якості води при існуючому персоналі, обладнанні, стані довкілля, обумовленими вимогами чинних нормативних актів та досягнутим науково-технічним рівнем).

Рішення окремих осіб поодинці самостійно забезпечити себе безпечним водоспоживанням шляхом застосування побутових засобів очистки (доочистки) води розглядати марно. Відсутність законодавчих актів, нормативних і проектних документів, правил і інструкцій, виконання яких забезпечує безпечні умови застосування побутових засобів доочистки води та регламентує поведінку людини під час їх застосування - призводить до непередбачених незворотних наслідків.

Відповідь на питання: "визначення стратегії і тактики в зміні процесу очищення, конструкції обладнання СВ тощо" -- лежить у площині управління СВ на рівні її автоматизації.

Процес управління СВ передбачає розгляд, врахування та дотримання таких характерних і обов'язкових для них технічних вимог: 1)некерованістю кратністю рівнів забрудненості джерел водопостачання (по окремим забруднюючим речовинам кратність може перевищувати 10) з причин проявів наслідків надзвичайних ситуацій техногенного та природного походження; 2)обмеженістю діапазону кратності подачі реагентів в робочий потік для очистки (до 3) з причин стисненності можливостей території під фільтри та відстійники для вилучення забруднюючих речовин, значного переліку реагентів (теоретично кількість видів реагентів дорівнює кількості контрольованих показників якості води) та значної вартості зазначеного; 3)тривалістю періоду визначення показників якості води з причин складності лабораторного аналізу проб води (бактеріальні аналізи визначаються протягом доби); 4) некерованістю обсягами водоспоживання з мережі водоканалу з причин особливостей водокористувача протягом доби та пори року; 5)некерованістю неминучим, неперервним накопиченням осадної плівки на стінках мережі водоканалу в процесі відкладення складових речовин з потоку питної води та похідних її новоутворень з причин зміни тиску та подачі води у трубопроводі протягом доби та наявності в потоці повітря та газовміщуючих речовин; 6)некерованістю непродуктивними втратами води з мережі водоканалу та погіршення експлуатаційних показників з причин її старіння; 7) непередбаченістю значними витратами реагентів та інших ресурсів, сировини, тепла та електроенергії з причин застарілих технологій та обладнання; 8)погіршенням стану довкілля від накопичення та викидів продуктів очистки води з причин стисненності можливостей прилеглих територій та ускладнень їх подальшої регенерації; 9)неповторністю особливостей джерел водопостачання та об'єктів водокористування комунально-побутового призначення тощо.

Технічний стан більшості систем водопостачання (елементів та обладнання) знаходиться на межі фізичного існування. За таких умов вище вказане очевидно, без необхідності наведення додаткових прикладів математичного обґрунтування неможливості забезпечення існуючими СВ відповідних сталих показників якості води в крані мережі водоканалу, визначає один шлях вирішення питання: "забезпечення безпечних умов водопостачання" (стан умов водопостачання, за яких вплив на людину небезпечних і шкідливих факторів водопостачання усунуто, або їх вплив не перевищує гранично допустимих значень)" -- реконструкція системи водопостачання (СВ) як одного цілого, а не по окремим складовим її елементам.

В зв'язку з зазначеним вище, застосування існуючих рекомендацій, наприклад [1], для прийняття технічних рішень що до реконструкції та проектування нових СВ - ускладнено. Єдиного алгоритму, враховуючого при удосконалені всі зазначені вище особливі технічні вимоги до СВ - на сьогодні не існує. За цих обставин любі пропозиції, що передбачають та поєднують в єдиній (одній) СВ вище зазначені технічні вимоги мають право на існування з метою подальшого накопичення статистики та пошуку кращого рішення актуальної задачі.

За умов обмеження обсягів статі, опускаючи опис обґрунтування вибору техніки очищення (процеси хімії, фільтрації, гідравліки, управління тощо) і будови складових елементів та обладнання, нижче на рисунку 1,2,3 приведемо схеми традиційної СВ і нової системи водопостачання (НСВ) з застосуванням автоматичної системи безпечного водопостачання (АСБВ) та пояснення до неї. Додатково зазначимо, що конструкція НСВ як в цілому так і по складовим елементам базуються на висновках досліджень реальних об'єктів в польових умовах, виконаних автором в період з 1979 по 1991 рр. по тематиці ІГіМ, з 1991 по 1999 по тематиці колишнього ГПО "Енергоавтоматики" за участю НУВГП, з 1999 по 2006 рр. по тематиці ТННІ НАУ. Працездатність системи перевірена в умовах діючого виробництва і засвідчує дотримання зазначених технічних вимог та свою ефективність.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис.1 Схема традиційної СВ: 1-річковий водозабір; 2-насосна станція першого підйому;3-водоочисна станція; 4-резервуар чистої води; 5-насосна станція другого підйому; 6-водогони; 7-водопровідна мережа; 8-об'єкт водоспоживання; 9-контр резервуар

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис.2Схема НСВ: 1-річковий водозабір; 2-низьконапірна насосна станція; 3-водогони; 4-водопровідна мережа; 5-АСБВ; 6-об'єкти водоспоживання; 7-скид проточної води у річку

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис.3 Технологічна схема АСБВ: 1-лічильник води; 2-кран подачі води; 3-приймальна регулююча ємкість; 4-регулятор подачі води; 5-датчик регулювання подачі води; 6-електролізер-деаератор; 7-циркуляційний насос; 8-регулятор подачі води в рециркуляційний реактор; 9-ежектор газів електролізеру-деаератору; 10-батарея двосторонній електрогідроциклонів; 11-кран регулювання подачі води на фільтр; 12-стабілізатор подачі води на фільтр; 13-фільтр; 14-п'єзометр; 15-байпасний трубопровід; 16-перепускний клапан; 17-блок контролю якості води; 18-насос подачі води споживачу; 19-блок надання питній воді лікувальних властивостей (по бажанню); 20-бак стабілізації подачі води в мережу споживача; 21-рециркуляційний трубопровід; 22-мережа водоспоживача; 23-регулятор подачі електропровідної суміші; 24-накопичувач електропровідної суміші (промивні стоки фільтра); 25-клапан промивки фільтру; 26-регулятор промивки фільтру; 27-каналізаційна мережа

В рішеннях, наведених на рис.2 і 3 розглядаються всі зазначені вище технічні вимоги управління в автоматичному режимі. Принцип роботи НСБ з АСБВ пояснюється таким чином.

Річковий водозабір (ставковий, озерний, артезіанський тощо) забезпечує запобігання потрапляння у мережу водогонів риби та інших крупних випадкових предметів. Низьконапірна насосна станція через існуючу (застарілу) мережу водогонів (закільцьованого чи тупикового виконання), додатково оснащених трубопроводами скиду проточної води у річку (ставок, озеро, штучний водойм тощо), забезпечує транспортування води до скиду проточної води в обсягах, достатніх для створення у мережі водогонів проточного режиму при якому незалежно від обсягів водоспоживання протягом доби та пори року неможливе відкладення зважених речовин мінерального та органічного походження на стінках труб. Максимальний тиск у водогонах визначається зазначеними умовами транспортування обсягів води до скиду з урахуванням максимальних добових значень обсягів водоспоживання. Забігаючи наперед, без визначення нового реального максимально добового обсягу споживання води, зазначимо, що за таких умов гідродинамічного режиму транспортування води та напірно-витратними характеристиками - застарілі водогони можуть працювати і бути придатними для цього ще років з 50.

Далі через водопровідну мережу АСБВ в режимі "по запиту водоспоживача" забезпечує очистку початкової річкової води до норм "вода питна" та подачу її споживачу. Для цього достатньо застосування аніонно-катіонної суміші для стабілізації показника струму на електродах електролізерів, використання газоповітряної суміші з електролізера-деаератора в батареї двосторонніх електрогідроциклонах, кратності циркуляції води в контурі "циркуляційний насос - батарея двосторонніх електрогідроциклонів - електролізер-деаератор - циркуляційний насос" відносно максимального обсягу водоспоживання, гідродинамічного режиму протоку води у фільтрі та контурі водорозподільних трубопроводів водоспоживача. Така схема транспортування за використання річкової (озерної тощо) води в мережі НСВ з АСБВ усуває всі вимоги, зазначені вище в технічних умовах до СВ.

З урахуванням енергетичної кризи та вимог до раціонального використання енерго- сировинних ресурсів, на підставі середньостатистичних показників обсягів щодобового використання води однією людиною з метою покращення санітарно-гігієнічних умов побутового та виробничого водоспоживання на рисунку 4 наведена найбільш доцільна схема застосування АСБВ.

Запропонована схема розподільчого застосування АСБВ в приміщені водоспоживача дозволяє за рахунок багаторазового використання метеорної води, стоків після використання питної води, стоків з ванн та душу, стоків з туалетних бачків - дозволяє до 9 раз скоротити обсяги водопостачання при збільшенні добових лімітованих витрат споживання води на людину. За таких умов добового споживання обсягів води з джерела водопостачання (річка тощо), як вже вище було зазначено, режим роботи застарілих водогонів без суттєвого погіршення працездатності в змозі забезпечити водою ще більше додаткових водокористувачів, що актуально в сучасних умовах зростання населення в містах та селах.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рис.4 Схема розподільчого застосування АСБВ: 1-накопичувач метеорних опадів; 2-АСБВ для мережі споживання питної води; 3-накопичувач стоків з баку 1, ванн та душових; 4-АСБВ для мережі споживання води у ваннах та душових; 5-накопичувач стоків з баку 3 та стоків з фільтру розподільника; 6-АСБВ для мережі споживання води у туалетах; 7-мережа збору метеорних опадів; 8-мережа споживання питної води; 9-мережа споживання води у ванних і душових; 10-мережа споживання води у туалетах; 11-фільтр розподільник; 12-підвальне приміщення (бойлерна, господарча споруда тощо) для розташування АСБВ; 13-житлове (виробниче) приміщення водокористувача; 14-подача води з мережі водоканалу; 15-відвід води у каналізаційну мережу

В умовах частого знеструмлення електромережі у наслідок надзвичайних ситуацій природного чи техногенного походження при розміщені паралельно існуючим циркуляційним насосам - додатково нових бензонасосів, стане можливим забезпечити протягом певного часу роботу туалетних бачків, що суттєво покращить умови гігієни праці та виробничої санітарії в комунальному та виробничому секторі. Це особливо актуально в умовах відсутності джерел для водопостачання. Раціональне використання привозної води з широким спектром застосування в залежності від вимог до якості води значно розширює можливості для віддалених від мережі централізованого водопостачання здравниць та виробничих комплексів тощо.

Більш детальний опис будови та принципу дії зазначених рішень наведений в описах патенту України №22010 [2] та авторських свідоцтв №973935, №958709, №1151714, №1040224, №1071809, №1082493, №1123594, №1228083, №1237124, №1558432.

В умовах надзвичайних ситуацій природного та техногенного походження, незалежно від пори року протягом доби та терміну використання НСБ з АСБВ, некеровані у часі пікові коливання концентрацій небезпечних для людини мікроорганізмів, а також солей та інших речовин у потоці водного розчину на вході в систему без порушення її працездатності можуть перевищувати діючі ГДК у тисячі разів і досягати 10 г/л і більше. При цьому обсяги утвореного похідного продукту очистки Ї мулу, осаду тощо складаються практично тільки з надлишкової над ГДК частини речовин у воді початкової якості. Робота системи відбувається в автоматичному режимі і залежить лише від наявності електроживлення. У разі аварійної зупинки установки з причин знеструмлення мережі живлення -- робота її поновлюється без участі людини після появи струму. Підключення АСБВ до існуючої мережі СВ можливо без зупинки водоспоживання. АСБВ являє собою гідротранспортну систему, у базовому варіанті виконання продуктивністю 3,6 м3/год води заданої якості, при споживанні електроенергії 3,3 кВА/год. Займана встаткуванням площа приміщення: 6,0м2. Висота приміщень: 4-4,5 м. Електропостачання: V=380 В, 50 Гц. Обслуговуючий персонал: черговий оператор електротехнік-гідротехнік, 1 чоловік у зміну.

Очищення води відбувається в процесі забезпечення в потоці процесів паралельної і послідовної зміни тиску, рівня турбулентності, аерації та електролізу, з використанням у якості реагенту газоповітряної суміші з під кришки електролізера-деаератору і аніонно-катіонної суміші солі заліза та інших речовин, отриманих на фільтрі вилучення з потоку твердої фракції зважених складових потоку.

На виході з системи в неперервному процесі очищення утворюється:

- вода питна за якості по ДСТ 2874-82 «Вода питна» по собівартості 30коп/м3;

- вода для комунально-господарських потреб, яка згідно тимчасових норм, встановлених на рівні місцевих державних санітарних лікарів, за якістю придатна для прання білизни, використання у ванних, душових та туалетних бачках;

- згущена маса речовини з гідрофобними властивостями, придатна для подальшої утилізації через каналізаційну мережу.

Висновки

Наведена автоматична система безпечного водопостачання призначена для забезпечення населення водою відповідної якості. Надані рішення можуть використовуватись фахівцями для інформації, ознайомлення, перевірки та подальшого використання.

Література

1.Запольський А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води: Підручник.--К.: Вища шк.., 2005.--671 с.: іл. 2. Патент України №22010, МПК F04 D15/00 Автоматична насосна станція./ Гончаров Ф.І. / Бюл., 1998, №2, с.8.

Размещено на Allbest.ru