Тема 1.4. Основы водоснабжения населенных пунктов
Система водоснабжения – это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения, ее очистки, хранения и подачи к потребителям.
Системы водоснабжения (водопроводы) классифицируются по следующим признакам:
По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения делят на
— железнодорожные и др.
По назначению системы водоснабжения подразделяют
— хозяйственно-питьевые, предназначенные для подачи воды на хозяйственные и
питьевые нужды населения и работников предприятий;
— производственные, снабжающие водой технологические цехи;
— противопожарные, обеспечивающие подачу воды на тушение пожаров.
По способу подачи воды различают
— самотечные водопроводы (гравитационные);
— водопроводы с механической подачей воды (с помощью насосов).
По виду используемых природных источников различают водопроводы
— забирающие воду из поверхностных источников (рек, водохранилищ, озер, морей);
— забирающие воду из подземных источников (скважин, колодцев и т.д).
Имеются также водопроводы смешанного питания.
На основе технико-экономических расчетов часто устраивают объединенные системы водоснабжения: хозяйственно-противопожарные, производственно-противопожарные или производственно-хозяйственно-противопожарные.
Водоснабжение промышленных предприятий может быть:
— прямоточным – воду после потребления спускают в канализацию (самая распространенная и наименее экономична);
— оборотным – воду используют многократно после соответствующей обработки (очистки, охлаждения, подогрева)
— с последовательным (или с повторным) использованием воды – воду после использования в каком-либо технологическом процессе без промежуточной обработки подают для повторного применения.
Нормы водопотребления
Нормой водопотребления называют количество воды, расходуемое на определенные нужды в единицу времени или на единицу вырабатываемой продукции.
Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах назначают по СНиПу в зависимости от степени благоустройства районов жилой застройки и климатических условий.
Режим водопотребления
Потребление воды населением в течение года неравномерно. Так, летом ее расходуют больше, чем зимой, в предвыходные дни больше, чем в остальные дни недели. Отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления
к среднему суточному расходу 
называют коэффициентом суточной неравномерности водопотребления
Величина 
зависит от степени благоустройства зданий. С увеличением степени благоустройства коэффициент суточной неравномерности уменьшается.
В течении суток потребление воды также неравномерно: ночью оно меньше, чем днем. Колебание потребления воды по часам суток зависит от расчетного числа жителей. Чем меньше населенный пункт, тем эта неравномерность больше. Потребление воды изменяется и в течение часа. Однако для упрощения расчетов условно считают, что в течение часа потребление воды остается неизменным.
Отношение часового расхода в часы наибольшего (максимального) водопотребления 
к среднему часовому расходу 
называют коэффициентом часовой неравномерности водопотребления
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления для населенны пунктов принимают в зависимости от нормы водопотребления.
Свободный напор
Напор в наружной водопроводной сети должен обеспечивать подачу воды с некоторым запасом (остаточным напором 
) в самую высокую и наиболее удаленную от наружной сети водоразборную точку внутри здания. Этот напор, м, называют свободным 
или необходимым
Где: 
– геометрическая высота подачи воды от поверхности земли до самой высокой водоразборной точки, м; 
– потери напора во внутренней сети, вводе и водомерном узле, 
– остаточный напор у диктующего прибора, м.
Геометрическую высоту подачи , м, определяют по формуле
Где: 
– превышение отметки пола 1-го этажа (этажа над поверхностью земли – планировочная высота); 
– число этажей в здании; 
– высота этажа здания; 
– высота расположение диктующего прибора над полом.
Рис. Схема подачи воды из наружной сети в здание
Источники водоснабжения
Водоснабжение населенных пунктов осуществляется из подземных и поверхностных источников.
Подземные воды образуются вследствие просачивания в землю атмосферных и поверхностных вод.
Подземные воды могут быть безнапорными и напорными (артезианскими, т.е. самоизливающимися).
Безнапорные воды заполняют водоносные горизонты не полностью и имеют свободную поверхность (см. рис.). Водоносные горизонты, расположенные непосредственно у поверхности земли или в уровне соседних водоемов, называют грунтовыми. Они характеризуются загрязненностью и должны очищаться при использовании для целей водоснабжения.
Напорные воды заполняют водоносные горизонты полностью. Такие воды характеризуются высоким качеством и в большинстве случаев могут использоваться для хозяйственно-питьевых целей без очистки.
Безнапорные и напорные воды могут выходить на поверхность (родники). Ключевая вода отличается высоким качеством.
Рис. Схема образования и залегания подземных вод
1 — водоупорные породы; 2 — водоносные породы; И1—И3 — источники (родники) к – колодцы
Водоснабжение населенных мест
*Характеристика систем питьевого водоснабжения
Различают централизованную и децентрализованную системы водоснабжения. При децентрализованном(местном) водоснабжении потребитель берет воду непосредственно из водоисточника – родника, колодца. Распространено в сельской местности. Такое водоснабжение менее благоприятно в санитарном отношении – при получении и транспортировке воды возможно ее загрязнение.
При централизованномводоснабжении вода подается потребителю в дома с помощью водопровода. Обычно для централизованных водоисточников используется вода поверхностных или подземных источников. Вода из подземных источников(артскважин) используется для небольших населенных пунктов. Преимущество этого способа – воду не надо подвергать очистке и можно делать водозабор в самом населенном пункте. Водопровод в этом случае состоит из скважины + насоса первого подъема, поднимающего воду из артскважины в сборный резервуар + сборного резервуара + насоса второго подъема, забирающего воду из резервуара и подающего в + бак водонапорной башни + разводящей сети, в которую вода течет из бака самотеком.
Воду из открытых водоемов надо очищать и дезинфицировать. При этом методе водопровод состоит из: водозаборного сооружения + насоса 1-го подъема на очистные сооружения + водопроводной станции, где вода очищается и обеззараживается + резервуара чистой воды + насоса 2-го подъема + бака водонапорной башни + разводящей сети в дома.
· Охрана источников водоснабжения.
Пресная вода является возобновляемым, но ограниченным и уязвимым для загрязнения природным ресурсом. Поэтому ее источники для питьевого водоснабжения в РФ охраняются как основа жизнедеятельности и безопасности народов, ею пользующихся. В будущем пресная вода будет самым ходким и прибыльным товаром для нашей страны, особенно из рек Сибири. Использование вод в РФ регулируется Водным Кодексом РФ (1995), в частности ст.3 определяет права граждан на чистую воду и благоприятную водную среду.
Охрана источников водоснабжения обеспечивается в соответствии с Санитарными правилами «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). Они требуют: 1) создания санитарных охранных зон и 2) охрану поверхностных вод от загрязнения сточными водами.
Зона санитарной охраны – это специально выделенная территория, связанная с источником водоснабжения и водозабором. Зачем нужны зоны санитарной охраны? Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают растения и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоема. Значит, зоны нужны для его самоочищения. Кроме того, зоны нужны для ограничения попадания в водоемы загрязнений. Для разных водоисточников организуются разные зоны: для поверхностных (рек, озер) – 3 пояса, для артскважин — 2 и для колодцев – 1 пояс.
Первый пояс – зона строго режима – непосредственно защищает место водозабора и территорию от загрязнения и посторонних людей. На земле – это забор с колючей проволокой и строгим режимом охраны. На проточном водоеме – реке – такая же ограда и охрана на 200м по течению вверх и на 100 м – вниз. Для непроточных водоемов — небольших озер – вся территория озера. Для артскважин – ограда в радиусе 50 м для безнапорных и 30м – для напорных. На территорию 1-го пояса не допускаются посторонние, не разрешается проживание, строительство, купание, рыбная ловля, катание на лодках. Территория его благоустроена и асфальтирована.
Второй пояс – зона ограничений – охватывает всю территорию, которая может влиять на качество воды в месте водозабора. Он определяется расчетным способом для каждого водоема – с учетом времени пробега воды от границ пояса до места водозабора. Для реки – на пространство, которое она проходит за 3-5 суток. Для крупных рек это вверх — 20-30 км, средних 30-60 км, а для малых охватывает ее всю до истоков. Вниз по течению – не менее 250 м по реке и 1000 м по берегу. Для непроточных водоемов – радиус 3-5 км. Для артскважин – 200-9000 суток пробега – это время, в течение которого проникшие микробы погибают. Во 2 поясе ограничивается всякая производственная и хозяйственная деятельность, ограничивается сток сточных вод, массовые купания, промышленное рыболовство.
Третий пояс – зона санитарных ограничений. Применяетсядля открытых водоемов: в нем запрещается разработка полезных ископаемых, размещение кладбищ и животноводческих ферм.
Контроль за качеством питьевой воды осуществляется в соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999). Этим законом введен санитарно-эпидемиологический мониторинг: автоматическое слежение за качеством питьевой воды.
К сведению: В Москве автоматическая оценка качества питьевой воды осуществляется одновременно по 180 показателям лабораториями Мосводоканала, ГУП «Мосводосток», ЦГСЭН. и российско-французским аналитическим центром «Роса» по всему движению воды от источников до кранов потребителей: в 90 точках на источниках водоснабжения, в 170 точках на водопроводных станциях и в 150 на распределительной сети. Ежесуточно выполняется до 4000 физико-химических, 400 микробиологических и 300 гидробиологических анализов воды.
· Система очистки и обеззараживания питьевой воды
Чтобы пресная вода стала питьевой для централизованного водоснабжения надо ее обработать — очистить и обеззаразить. Гигиенические требования к качеству питьевой воды изложены в Санитарных правилах «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). В соответствии с этими требованиями производятся очистка (осветление, обесцвечивание) и обеззараживание.
Основная цельочистки – освобождение от взвешенных частиц и окрашенных коллоидов. Это достигается 1) отстаиванием, 2) коагуляцией и 3) фильтрацией. После прохождения воды из реки через водозаборные решетки, в которых остаются крупные загрязнители, вода поступает в большие емкости – отстойники, при медленном протекании через которые за 4-8 час. на дно выпадают крупные частицы. Для осаждения мелких взвешенных веществ вода поступает в емкости, где коагулируется – добавляется в нее полиакриламид или сульфат алюминия, который под влиянием воды становится, подобно снежинкам, хлопьями, к которым прилипают мелкие частицы и адсорбируются красящие вещества, после чего они оседает на дно резервуара. Далее вода идет на конечную стадию очистки – фильтрацию: медленно пропускается через слой песка и фильтрующую ткань – тут задерживаются оставшиеся взвешенные вещества, яйца гельминтов и 99% микрофлоры.
Далее вода идет на обеззараживаниеот микробов и вирусов. Для этого используется хлорирование воды газом (на крупных станциях) или хлорной известью (на мелких). При добавлении хлора к воде он гидролизуется, образуя хлористоводородную и хлорноватистую кислоты, которые, легко проникая через оболочку микробов, убивают их.
Эффективность хлорирования воды зависит от: 1) степени очистки воды от взвешенных веществ, 2) введенной дозы, 3) тщательности перемешивания воды, 4) достаточной экспозиции воды с хлором и 5) тщательности проверки качества хлорирования по остаточному хлору. Бактерицидное действие хлора выражено в первые 30 мин и зависит от дозы и температуры воды – при низкой температуре дезинфекция удлиняется до 2 часов.
Хлор активно поглощается недоочищенными органическими веществами, прошедшими все степени очистки (гуминовыми веществами, органикой навоза и распавшимися цветущими водорослями) – это называется хлорпоглощаемостьводы. В соответствии с санитарными требованиями в воде после хлорирования должно оставаться 0,3-0,5 мг/л, так называемого, остаточного хлора. Поэтому через определенное время определяется хлорпоглощаемость воды по остаточному хлору– летом через 30 мин., зимой через 2 часа – и соответственно добавляется доза хлора сверх остаточной. Контроль качества дезинфекции воды осуществляется по остаточному хлору и по бактериологическим анализам. В зависимости от примененной дозы различают обычное хлорирование – 0,3-0,5 мг/л и гиперхлорирование – 1-1,5 мг/л, применяемое в период эпидемической опасности. До потребителя должна доходить вода с остаточным хлором не менее 0,3 мг\л – этим предупреждается ее загрязнение на этапах транспортировки по трубам, где она может загрязняться через трещины в них. Наличие этой дозы в воде из крана в квартире является гарантией ее обеззараживания.
· Обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях
Для обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях применяются следующие метода:
1) кипячение – самый простой способ уничтожения микроорганизмов в воде; при этом многие химические загрязнения сохраняются;
2) использование бытовых приборов — фильтров, обеспечивающих несколько степеней очистки; адсорбирующих микроорганизмы и взвешенные вещества; нейтрализующих ряд химических примесей, в т.ч. жесткость; обеспечивающих поглощение хлора и хлорорганических веществ. Такая вода обладает благоприятными органолептическими, химическими и бактериальными свойствами;
3) «серебрение» воды с помощью специальных приборов путем электролитической обработки воды. Ионы серебра эффективно уничтожают всю микрофлору; консервируют воду и позволяют ее долго хранить, что используется в длительных экспедициях на водном транспорте, у подводников для сохранения питьевой воды в течение продолжительного времени. Лучшие бытовые фильтры используют серебрение в качестве дополнительного метода обеззараживания и консервации воды;
4) в походных условиях пресную воду обрабатывают таблетками с хлором: пантоцидом, содержащим хлорамин (1 табл. – 3 мг активного хлора), или аквацидом (1 табл. – 4 мг); а также с йодом — йод-таблетки (3 мг активного йода). Необходимое к применению число таблеток рассчитывается в зависимости от объема воды.
· Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта
Нормы водопотребления жителей зависят от благоустройства домов и систем водоснабжения:
А) воду берут из колонок на улицах (канализация отсутствует) — 30-60 л/сут на 1 жителя в день;
Б) с внутренним водопроводом и выгребной канализацией, без ванны и горячего водоснабжения (не канализованные) – 125- 160 л/сут на 1 жителя в день;
В) то же + ванны + местный водонагрев (частично канализованные ) — 170– 250 л/сут на 1 жителя в день;
Г) то же + централизованное обеспечение горячей водой – 250-350 л/сут на 1 жителя в день;
Д) для городов Москвы и Петербурга нормой считается 400-500 л/сут на 1 жителя в день.
· Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев
На медработников, работающих на территории сельского участка, возлагается контроль за устройством и эксплуатацией колодцев. За основу берутся Санитарные правила «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» (1996). Обеззараживание воды в колодцах по эпидемическим показаниям (при возникновении кишечных инфекционных заболеваний среди пользующихся колодцем) производится в керамических сосудах, в которые закладывается хлорная известь, и они подвешиваются в колодце на 1,5-2 мес., потом содержимое их заменяется. Ежегодно проводится профилактическая чистка колодка: в плановом порядке, весной вода из колодца вычерпывается, очищаются стенки и дно от осадков, стенки обмываются 3-5% раствором хлорной извести. После наполнения водой, добавляют 1% раствор хлорной извести из расчета по 1 ведру на 1 м 3 , перемешивают и оставляют на 10-12 часов, затем воду вычерпывают до исчезновения хлорного запаха, после чего колодец считается очищенным.
Контрольные вопросы
1) Физические и органолептические свойства воды.
2) Роль воды в природе и в быту (физиологическая роль, хозяйственно-бытовое и санитарно-
гигиеническое значение воды).
3) Самоочищение воды в источниках.
4) Характеристика источников водоснабжения.
5) Санитарные зоны охрана источников водоснабжения.
6) Причины загрязнений источников водоснабжения.
7) Характеристика систем водоснабжения.
8) Система очистки питьевой воды из источников водоснабжения.
9) Организация дезинфекции питьевой воды на водных станциях.
10) Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта.
11) Методы обеззараживания индивидуальных запасов воды.
12) Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев.
13) Возможности Мирового океана в снабжении пресной водой.
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ
ЗНАНИЯ:
1) Химический состав воды.
2) Геохимические эндемии.
3) Причины и источники загрязнения источников питьевого водоснабжения.
4) Условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде.
5) Инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем.
6) Особенности водных эпидемий.
7) Требования к питьевой воде.
УМЕНИЯ:
1) Выявление причин возникновения инфекционных заболеваний, передаваемых водным
2) Обучение населения методам профилактики.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1) Гигиеническое значение воды.
2) Химический состав воды Роль воды в распространении неинфекционных заболеваний.
3) Роль воды в распространении инфекционных заболеваний:
· инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем;
· условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде;
· особенности водных эпидемий.
4) Профилактика эндемических и эпидемических заболеваний, связанных с качеством питьевой
воды. Гигиенические требования к качеству питьевой воды (химические и
5) Специальные мероприятия по обработке питьевой воды для профилактики эндемических и
