Питьевая вода. Водоснабжение

Введение: Типы и качество воды

Водоснабжение является неотъемлемой частью строительной техники, ведь вода используется не только в кухнях и санузлах, но и для работы систем отопления и вентиляции. Большинство зданий подключены к водопроводной сети общего пользования, которая забирает около двух третей воды из подземных вод. Там, где грунтовые воды недоступны, используются поверхностные воды из озер, плотин или рек.

Водный цикл Земли формирует основу для получения воды: вода испаряется над большими водными поверхностями, такими как моря и озера (около 71% земной поверхности), а над поверхностью растений. Водяной пар, переносимый воздухом, конденсируется при охлаждении и, таким образом, возвращается на земную поверхность в виде дождя, града или снега. Часть воды испаряется, другая поглощается растениями, а третья просачивается под землю и становится грунтовыми водами.

К качеству воды предъявляются разные требования в зависимости от области применения. СанПиН 2.1.4.1074-01 Технические правила для установок питьевой воды различают два типа воды: питьевую воду, пригодную для потребления человеком и непитьевую воду, которая является собирательным термином для всех других типов воды. В требованиях Санпин указаны все гигиенические нормативы.

Требования к питьевой воде

Центральное снабжение питьевой водой – указания по требованиям к питьевой воде, планированию, строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию систем водоснабжения – технические правила.

Состав воды не должен иметь вредных для здоровья свойств, патогенов и микробов, он должен быть бесцветным, прозрачным, без запаха и вкуса, а его температура должна быть в пределах от 5 до 15°C. Питьевая вода не должна вызывать коррозии материалов труб.

Кроме того, содержание растворенных веществ следует держать в пределах нормы, при этом допускается добавление 2-3 мг хлора на литр воды для стерилизации и устранения запахов и привкуса.

Непитьевая вода

Термин «непитьевая вода» описывает все виды воды, которые не в полной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Сюда входит техническая вода, используемая для коммерческих, промышленных, сельскохозяйственных или аналогичных целей, дождевая вода и сточные воды.

В целях экономии воды дождевая вода все чаще используется для полива растений, смыва туалетов или стиральных машин. Серая вода (вытекающая изканализацинных труб) может использоваться для смыва в туалете после соответствующей очистки.

Жесткость воды

Жесткость воды определяется тем, сколько щелочноземельных соединений, особенно солей кальция и магния, содержит вода. Она выражается в единицах ммоль/л (миллимоль на литр воды) и в значительной степени заменяет предыдущую единицу измерения °d (немецкая степень жесткости). Для преобразования между единицами измерения применяется следующее: 1 ммоль/л = 5,6°d или 1°d = 0,176 ммоль/л.

Хотя жесткость воды не имеет большого значения с точки зрения здоровья, она может вызвать неблагоприятные изменения в сантехнике и оборудовании.

Очень жесткая вода нарушает баланс извести и углекислоты, особенно при температуре воды выше 60°C, что приводит к выделению углекислоты и образованию известняка. Следствием является повышенный расход моющего средства, образование пленки известкового налета на приборах и предметах санитарно-технического назначения.

Отложения известкового налета (накипи) в трубах водоснабжения и приборах учета воды. Очень мягкая вода может вызвать коррозию стальных труб и запорной арматуры, особенно при более высоких температурах.

Значение рН воды

Значение pH (Водородный показатель) описывает кислотный или щелочной характер воды: если значение низкое (значение pH меньше 7), вода реагирует кислотностью, если оно высокое (значение pH > 7), вода реагирует щелочью. Питьевая вода должна быть химически нейтральной, поэтому ее рН должен быть в пределах от 6,0 до 8,5.

Производство и подача воды

98% всех российских домов подключены к водопроводной сети общего пользования, т. е. они получают воду централизованно из региональных или муниципальных водопроводных сооружений. В отдаленных районах, где такой подвод невозможен, вода добывается на месте, однако в исключительных случаях требуется специальное разрешение.

Центральное водоснабжение

Работа городских и региональных водопроводных станций включает в себя подачу, очистку, хранение и распределение питьевой воды. Около двух третей этой воды поступает из подземных вод, они являются самым качественным источником.

Благодаря естественной фильтрации в более глубоких слоях, подземные воды не содержат микробов и имеют постоянную температуру от 7 до 10°C. При необходимости растворяют водорастворимые соединения железа путем аэрации мелкодисперсной воды (осаждение ржавчины), удаляют механические загрязнения с помощью скорых или активированных угольных фильтров, при необходимости проводят хлорирование воды. Подземные воды добываются из колодцев (буровых колодцев), с помощью промышленных насосов.

Поверхностная вода берется из мест, где нет подземных вод - из рек, озер и водохранилищ. Эта вода содержит механические, иногда химические, бактериальные или радиоактивные примеси.

Ее можно использовать в качестве питьевой воды только в том случае, если надлежащее тестирование и очистка возможны и экономически целесообразны, то есть в основном из больших систем, которые снабжают большие площади.

Меняющаяся степень загрязнения воды и колебания ее температуры могут значительно затруднить очистку. Поверхностные воды получают из речных и озерных гидротехнических сооружений. Береговые фильтраты удаляются из скважин в береговой зоне для обогащения подземных вод.

Централизованное и децентрализованное горячее водоснабжение

Горячее водоснабжение может быть централизованным, децентрализованным или в виде комбинации различных систем. При центральном водоснабжении все водоразборные точки одного или нескольких зданий подключаются к общей сети, при этом используется один или несколько подогревателей питьевой воды. Из-за более длинных участков трубопровода эти системы обычно оснащаются циркуляционными трубами или обогревом трубопроводов.

При децентрализованном горячем водоснабжении вода вырабатывается непосредственно в точке отбора. При индивидуальной подаче питьевая вода нагревается отдельно в каждой точке отбора. Этот тип подачи рекомендуется для точек водоразбора, которые особенно удалены друг от друга или при реконструкции старых зданий, где часто невозможно выполнить герметизацию распределительных линий.

Вторым вариантом децентрализованного горячего водоснабжения является групповое снабжение, при котором различные точки забора горячей воды подключаются к общему подогревателю питьевой воды. Вода распределяются в отопительной системе по радиаторам отопления для каждого сегмента площади.

Эту систему можно использовать, когда краны в квартире или доме расположены не слишком далеко друг от друга. Во избежание потерь тепла от отопительных котлов в летнее время реализуются комбинации центрального, индивидуального и группового снабжения.

Местный забор воды

Небольшие системы местного забора воды используются для удаленных объектов и зданий или для специальных промышленных систем с высокими требованиями к воде. Они могут быть утверждены только в исключительных случаях и в соответствии с Водным кодексом, требуют разрешения соответствующего органа в соответствии с законодательством о воде. В этом случае для местного водозабора можно использовать дождевую, родниковую и подземную воду.

Дождевая вода (осадки) может быть использована в качестве непитьевой воды для полива сада или для смыва в туалете, а в качестве питьевой воды может использоваться только там, где другой вид подачи невозможен.

В этом случае вода собирается в подземные, засыпанные землей резервуары, баки, ёмкости или в бассейны с фильтровальной камерой.

Природные песчано-гравийные или установленные фильтры и грязевики обеспечивают механическую очистку, а сетчатые фильтры для полного очищения.

Родниковая вода, то есть подземная вода, поднимающаяся на поверхность, может быть использована, если она имеется в достаточном количестве и хорошего качества. Источником является подземный железобетонный фонтан, оборудованный канализационной линией из чугунных труб ЧК. Количество доступной воды может варьироваться в зависимости от сезона.

Подземные воды получают из колодцев с люками, которые должны быть устроены на достаточном расстоянии (не менее 25 м) от систем канализации, выгребных ям и навозных площадок. Применяются шахтные или котельные колодцы, набивные или абиссинские колодцы или буровые скважины.

Защита питьевой воды от внешних воздействий

Чтобы подземные теплоизолированные трубы ППУ не загрязнялись сточными водами, их нельзя прокладывать через шахты, канализационные ямы, дренажные каналы и т.п. Их необходимо прокладывать на расстоянии не менее 0,20 м от имущественных дренажных систем. Если расстояние менее 1,00 м, трубы питьевой воды не должны быть ниже дренажных труб.

Из-за случайного вымывания твердых частиц, таких как песок и ржавчина, необходимо предусмотреть фильтры тонкой очистки для защиты питьевой воды, электросварных труб и фитингов, подключенных к системе учета воды. Фильтр обязателен для стальных труб ВГП и рекомендуется для пластиковых труб ПЭ, так как здесь используются металлические фитинги, стальные фланцы и другие фасонные части для соединения труб.

Защита от обратного потока загрязненной воды

Если система питьевого водоснабжения загрязнена обратным потоком воды, существует риск, что это повлияет на сеть общего пользования. Возврат воды может произойти, если точки водоразбора расположены на разных геодезических высотах и вода выталкивается обратно в водопроводную бесшовную трубу под действием избыточного давления от устройства или если она втягивается под действием отрицательного давления в случае разрыва трубы или при осушении трубопроводных систем.

Технические правила для установок питьевой воды предусматривают предохранительные устройства, которые предотвращают обратный отток загрязненной воды. В зависимости от типа опасности к ним относятся свободные сливы, предохранительные фитинги, канализационные клапаны, обратные клапаны и аэраторы для труб.

Застой воды с длительным временем пребывания в трубах

Если трубы с питьевой водой не используются в течение длительного периода времени, качество воды может ухудшиться из-за размножения микробов. В зависимости от того, как долго длится застой, следует либо промыть все линии до каждого крана,задвижки и клапана в системе трубопроводов, либо заблокировать, опорожнить и промыть перед повторным использованием линий. Линии, которые больше не используются, например замкнутые циркуляционные линии системы горячего водоснабжения, должны быть отключены.

Подключение систем питьевой воды к другим системам

В соответствии с постановлением о питьевой воде, прямое подключение к системам непитьевой воды строго запрещено. То же самое относится и к прямому подключению систем питьевого водоснабжения от разных водопроводов.

Исключения возможны только в случае договорного соглашения с соответствующей компанией по водоснабжению. Это должно гарантировать, что условия центрального питьевого водоснабжения и рекомендации по требованиям к питьевой воде, планированию, строительству, эксплуатации и обслуживанию водоснабжения системы - постоянно соблюдаются технические правила и система контролируется в соответствии с постановлением о питьевой воде.

Потребление питьевой воды

Питьевая вода нужна каждый день в частных хозяйствах, на малых предприятиях и в промышленности. Соответствующее потребление воды значительно увеличилось в период с 1950 по 1990 год с ростом уровня жизни.

Среднее внутреннее потребление на душу населения в день включает как частные домохозяйства, так и малые предприятия. В 2011 году он распределялся между следующими видами использования:

Если продолжить разбивку потребления на душу населения, то можно увидеть, что на него влияет как место жительства, так и тип жилища. Согласно справочнику, потребление воды составляет от 80 до 100 литров на человека в день в сельской местности и небольших городах и около 250 литров в больших городах.

В простом жилом доме используется примерно вдвое меньше воды, чем требуется для частного дома с большим садом.

Расчет потребности в воде

Для расчета количества питьевой воды, необходимой в России, решающее значение имеют пиковый спрос, среднее бытовое потребление воды в день и промышленное потребление воды. При учете пикового спроса учитываются колебания расхода воды в зависимости от сезона и времени суток. Этот фактор важен для определения размеров сетей трубопроводов и систем хранения воды.

Потребление хозяйственно-питьевой воды является основой для расчета затрат на хозяйственно-питьевое водоснабжение в здании, при этом потребности в холодной и горячей воде рассчитываются отдельно.

В то же время это показатель экологичности использования воды в качестве сырья. Потребление питьевой воды можно сократить, используя дождевую воду. Её можно использовать для смыва в туалете, мытья машины и поливки сада и в ограниченном количестве для стирки одежды и уборки дома.

Нагрев питьевой воды

При нагреве, качество питьевой воды не должно теряться, т.е. вода должна оставаться пригодной для потребления человеком. Соответственно, к системам нагрева питьевой воды предъявляются особые требования в отношении соблюдения качества воды и гигиены.

Прямой и непрямой нагрев воды

Независимо от используемой системы подачи, различают два типа отопления:

• прямой нагрев - при котором тепловая энергия топлива передается непосредственно воде непрямой нагрев - при котором теплоноситель (например, пар, отопительная вода) косвенно передает тепловую энергию воде.
• Прямой нагрев используется в децентрализованных системах нагрева питьевой воды, непрямой нагрев в центральных системах горячего водоснабжения, в тепловых насосах и солнечных системах

Проточные и накопительные водонагреватели доступны в качестве нагревателей питьевой воды, при этом последние два могут быть спроектированы как открытые (безнапорные) или закрытые (под давлением воды) системы.