Оценка расчётных расходов воды для отраслевых объектов

В связи с изменившимися за последние несколько лет экономическими условиями, законодательством, структурой управления (в том числе и на международном уровне) в нашей стране необходимо было пересмотреть прежние нормативы и разработать новые регулирующие процесс проектирования и строительства систем водоснабжения, канализации, отопления и вентиляции зданий документы. Стоит отметить, что процесс внесения корректировок в разработанные ранее нормы все ещё продолжается, поэтому почти каждый год система пополняется актуальными нормативными документами и дополнениями (например, строительными правилами – СП). Однако несмотря на такое повышенное внимание к структурированию нормативов, вопросов по проектированию объектов меньше не становится. Скорее, наоборот, очередное нововведение тянет за собой уточнение новых нюансов.

Безусловно, ответы даже на некоторые из возникающих вопросов могут помочь облегчить положение уже на этапе составления проекта, не говоря уж о дальнейшем строительстве. Стоит обратиться к одной весьма интересной статье: «О расчётной производительности станций водоподготовки». Здесь, во-первых, на поверхность поднимается вопрос о непосредственном совершенствовании нормативных требований и их системы и, во-вторых, вопрос о необходимости получения точных и чётких данных, позволяющих оценить энергетические параметры сооружений систем водоснабжения. В качестве одного из первичных параметров рассматривается здесь производительность или, проще говоря, расчётный расход станции водоподготовки (Q-расч).

Если закрыть глаза на некоторые неточности, допускаемые автором при анализе проблемы, то наибольший интерес представляют методические подходы оценки различных расчётных параметров. Прежде всего, начинать оценку параметров нужно с анализа требований условий функционирования того объекта, о котором идёт речь (объект проектирования или строительства). Лучше всего рассматривать любой объект как систему (или же элемент системы, в зависимости от того, с каким типом сооружения вы имеете дело). Станция водоподготовки при таком подходе может рассматриваться как элемент системы водоснабжения.

Итак, система водоснабжения и водоотведения (ВиВ) по аналогии с системами отопления будет классифицироваться по категориям функционирования (по условиям выполнения требований потребителей), а не по степени надёжности. Последний параметр, согласно последним постановлениям Правительства РФ, оценивается с учётом научных изысканий и методик, а не частных умозаключений, ориентирующихся на субъективные факторы. Поэтому проще будет сразу перейти к оценке энергетических параметров систем:

Определить расчётные расходы системы водоснабжения можно по следующим формулам:

Q(сут.max) = Q(сут.ср) х К(сут.max);
• Q(сут.min) = Q(сут.ср) х К(сут.min).

Исходя из данной формулы, отметим, что Q(сут.max) и Q(сут.min) – это суточные расходы воды при наибольшем и наименьшем потреблении воды, соответственно (м³/сут), Q(сут.ср) – средний показатель суточного расхода воды за год (м³/сут), К(сут.max) и К(сут.min) – это коэффициенты суточной неравномерности наибольшего и наименьшего, соответственно, водопотребления за год.

Что касается определения расчётных расходов станции водоподготовки, то здесь следует воспользоваться следующими формулами:

• Q(сут.очистн.сооруж.max) = α х Q(сут.max)/T;
• Q(сут.очистн.сооруж.min) = α х Q(сут.min)/T.

В данных формула параметр Т – это время работы сооружения за сутки (ч), α является коэффициентом, который учитывает долю расхода воды на собственные нужды непосредственно системы водоснабжения.

Параметр Т в данных формула может быть различным. Варьируется он в пределах от 0,1 до 24 часов за сутки, всё зависит от требований потребителей к подаче воды, а также от условий функционирования системы водоснабжения (это же касается очистного элемента сооружения). Непрерывность подачи воды пользователям обеспечивается также несколькими способами. Она может осуществляться за счёт, например, резервирования источников, за счёт регулирующих ёмкостей, за счёт водопроводных сооружений и т.д. При этом коэффициент α, согласно рассуждениям автора статьи, действительно обязательно должен приниматься во внимание, поскольку речь идёт не только об использовании воды на собственные нужды очистных сооружений, но и на собственные нужды системы водоснабжения в целом, поскольку промывке подвергаются и водозаборные конструкции, и сети трубопровода, и насосные сооружения и т.д.

Некоторые отмечают, что промывка водозаборных сооружений, трубопроводов и т.д. могла бы осуществляться в часы минимального водопотребления, по аналогии с процессом расхода воды на полив улиц и различных зелёных насаждений. Однако аварийные ситуации в системах не планируются, а возникают спонтанно и случайно (личных примеров здесь масса – на практике уже давно все убедились, что экстремальные аварийные ситуации возникают всегда неожиданно в системах водоснабжений и водоотведения). Говорить о крайностях, как, например, выделение отдельного времени на промывку фильтров за счёт времени подачи воды пользователям, будет уж точно неуместно и непрактично. Так что тут стоит согласиться с автором в том, что нормирование методов проектирования осуществляется весьма и весьма необоснованно, если задуматься и обратить внимание на практическую реализацию описываемых норм.

Стоит хотя бы обратиться к тому факту, что в одном из нормативов были исключены расчёты скорых фильтров и контактных осветителей как раз на основании вышедшей статьи. Однако на это практически никто не обращает внимания, о чём и говорят многочисленные публикации, выходящие сегодня, а также решения вышестоящих лиц, которые принимаются и ныне при проектировании систем ВиВ.

Нормативы, касающиеся надёжности и бесперебойного поступления воды пользователям, принимаются во внимание только лишь для водозаборных конструкций, насосных станций и регулирующих ёмкостей, водоводов и распределительных трубопроводных сетей. Сооружения, входящие в очистную систему, рассматриваются отдельно ото всех остальных элементов ВиВ. При этом данные нормы прописали совершенно непонятные «частные лица», которые неясно, какое отношение имеют к данной отрасли.

Если рассудить по логике, то куда проще будет подходить к принятию решений по выбору нужного количества фильтрующих элементов на очистных сооружениях с учётом модели, представленной на схеме ниже.

Рассчитать площадь фильтров, необходимых для обеспечения нормального процесса фильтрации воды, можно по следующей формуле:

F(ф) = Q(сут.очистн.сооруж.max)/ϑ(ф)

В данной формуле ϑ(ф) выступает в качестве расчётной скорости фильтрования воды при нормальном режиме работы (м/ч). А количество рабочих фильтров на станции можно определить следующим образом:

• z = F(ф)/f(ф),
• z = n-m,

где n – общее число фильтров в конструкции, m – число резервных фильтрующих элементов в конструкции, а f(ф) – это площадь одного фильтра (м2).

Естественно, число резервных фильтров не берётся с потолка. Их количество рассчитывается по системе единых правил, которые используются в технике для обеспечения уровня надёжности системы. При этом любой пришедший в негодности (по той или иной причине) фильтрующий элемент должен быть восстановлен тем подразделением обслуживающего персонала, который закреплён конкретно для этого элемента системы.

Ещё стоит обратить внимание на то, что администрация, уполномоченная принимать соответствующие инженерные решения по тому или иному проекту, забыла (или, что ещё хуже, не знает), что расчётный расход для систем ВиВ по оценке состава, габаритов и расходной мощности её конструктов и оборудования вот уже более века принимается часовой, а не суточный или, тем более, годовой. При этом расчётный расход, принимающийся для очистных систем, не меняется в течение часа, он экстремальный и постоянный. Все эти нюансы, конечно же, известны отдельным специалистам, узкопрофильным (в нашей современности они уже могут считаться узкопрофильным), которых, возможно, уже даже и не осталось на местах, ведь ныне трубопроводные сети систем водоотведения рассчитываются по расходам, которые в течение часа от одного источника могут скакать по несколько раз в ту или другую сторону.

Поэтому куда надёжнее и практичнее было бы анализировать и рассматривать очистные сооружения или конструкции водоподготовки в совокупности элементов единой системы, а не как отдельные элементы.