Теоретический минимум

Водопотребле́ние – использование водных ресурсов для удовлетворения потребностей населения, коммунально-бытового сектора, промышленности и сельского хозяйства, обязательно предполагающее забор воды из водных объектов. В узком смысле под водопотреблением понимается потребление воды из систем водоснабжения.

Выделяют две основные категории водопотребления:

1. хозяйственно-питьевое и коммунальное – потребление воды для удовлетворения питьевых, бытовых и поливомоечных нужд;

2. производственное или техническое – потребление воды для технологических нужд промышленного, энергетического и транспортного секторов, противопожарных нужд и т. д.

По типам различают возвратное или оборотное водопотребление, заключающееся в многократном использовании воды, и безвозвратное водопотребление, при котором вода используется однократно.

На сегодняшний день динамика роста водопотребления такова, что каждые 8–10 лет мировая потребность в воде возрастает вдвое.

Величина водопотребления населения определяется рядом факторов, в том числе численностью населения, уровнем развития и состоянием жилищно-коммунального хозяйства, культуры водопотребления, климатическими условиями расположения объекта.

По данным на 2012 г. в России основная часть извлекаемой воды (60,2%) использовалась в промышленности; 15,8% – в сельском хозяйстве и для хозяйственно-питьевых нужд, в т. ч. на орошение – 13,7%. Оставшаяся часть – 10,3% на иные нужды. В 2011 г. суммарный водозабор из природных водных объектов составил ~2% водных ресурсов страны.

 Рис. 6.1 Потребление воды в России

 

Хозяйственно-питьевое водопотребление подразумевает потребление воды на приготовление пищи, мытьё посуды, на питьевые нужды, в гигиенических целях, на стирку и влажную уборку. Основная трата воды в быту приходится на работу туалета (35%) и процедуры личной гигиены (принятие ванны, душа и умывание) – 32%. На стирку уходит 12% воды, на мытьё посуды – 10%, на питьё и приготовление пищи – 3%, а на прочие расходы, включая уход за домашними животными и поливку цветов – 8%.

Не существует ни одного технологического процесса, который обходился бы совсем без воды. Так, для выплавки одной тонны чугуна и перевода его в сталь и прокат расходуется 50 150 м³ воды, для производства одной тонны меди – 500 м³, для получения одной тонны синтетического каучука и химических волокон – от 2 до 5 тыс. м³ воды. Наиболее водоёмкими отраслями являются теплоэнергетика, чёрная и цветная металлургия, машиностроение, нефтехимическая, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность. Подавляющее число производств использует только пресную воду; новейшим отраслям промышленности (производству полупроводников, атомной техники, полимерных материалов и др.) необходима вода особой чистоты.

В России, как и в большинстве европейских стран, самым водоёмким сектором экономики является промышленность, на долю которой приходится более половины общего объёма суммарного забора воды из природных источников. В совокупности современные промышленные предприятия и тепловые электростанции России расходуют такое количество воды, которое сопоставимо с суммарным годовым стоком Енисея и Лены.

Стабилизация водопотребления на современном уровне развития промышленности связана с активным введением в эксплуатацию мощностей оборотного и повторно-последовательного водоснабжения, а также общей мировой тенденцией к внедрению водосберегающих технологий. При оборотном потреблении, когда отработанная вода после очистки снова используется в производстве, расход воды резко сокращается, например, тепловая станция при прямоточном водопотреблении расходует 1,5 км³/год, при оборотном – 0,12 км³/год, т. е. в 13 раз меньше. Тем не менее, использование воды в системах оборотного водоснабжения недостаточно: в России вода осуществляет 3–4 оборота, в то время как в США – 7–8 оборотов.

Водопотребление и водоотведение неразрывные процессы, которые осуществляются ежедневно, как на любом производстве, так и в быту. Планирование потребления воды и отвода стоков осуществляется путем нормирования водопотребления и водоотведения.

Норма водопотребления установленное количество исходной воды на условную единицу продукции (при производстве) или на 1 человека

Норма водоотведения установленное количество сточных вод на условную единицу про-дукции (при  производстве) или на 1 человека. Норма водоотведения определяется нормой водопотребления исходной воды, размерами безвозвратных потерь в производстве и при передаче другим потребителям.

Балансовая норма водопотребления и водоотведения определяет максимально допустимое плановое количество потребляемой.(отводимой) воды на отпуск единицы продукции. Балансовые нормы предназначены для:

- определения плановой потребности в воде;

- установления лимитов отпуска воды и сброса сточных вод;

- разработки водохозяйственных балансов;

- контроля за использованием исходной воды и сбросом сточных вод.

Оценочная норма водопотребления расход (использование) водных ресурсов на отпуск единицы.продукции при условии внедрения наилучших существующих (доступ-ных) технологий, обеспечивающих.сокращение водопотребления и водоотведения при од-новременном максимально возможном.сокращении удельного расхода всех других ресурсов, используемых на производство этой продукции.

Оценочная норма водоотведения определяется оценочной нормой водопотребления исходной воды и размером безвозвратного водопотребления и безвозвратных потерь.

Главная задача оценочных норм стимулировать рациональное использование производственных и природных ресурсов. Оценочные нормы предназначены для:

- разработки мероприятий по сокращению водопотребления и водоотведения;

- оценки производственно-хозяйственной деятельности;

- разработки перспективных норм водопотребления и водоотведения.

В промышленности каждая отрасль имеет свои особенности нормирования потребления воды и отвода отработанных стоков – водоемкими являются целлюлозно-бумажное производство, металлургия, нефтехимия, пищевая индустрия. Расчет соотношения объемов водопотребления и сточных вод производится для каждого объекта индивидуально с оценкой его специфики. Во внимание берется назначение здания или помещения, численность будущих пользователей, минимальный (максимальный) предполагаемый расход воды для хозяйственно-бытовых или производственных нужд. В производстве учитывается вся вода — питьевая, техническая, ее повторное использование, отработанные стоки, ливневый сброс в канализацию.

Общий расход воды (л/с) для обеспечения хозяйственно-питье­вых нужд населенного пункта определяют по формуле 6.1:

Q= N *q_н * Kч* K сут.  (6.1)

где N — численность населения на перспективу; q_н — среднесуточная норма водопотребления; Ксут — коэффициент суточной неравномерности; Кч — коэффициент часовой неравномерности.

 

Таблица 6.2- Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления

Степень благоустроенности зданий	Норма водопотребления на одного жителя л/сут.		Коэффициенты неравномерности
	средне-суточ­ная (за год)	максималь­ная суточная	Ксут	Кч
1. Водопровод, канализация и центральное горячее водо­снабжение	275-400	300-420	1,09-1,05	1,25-1,20
2. Водопровод, канализация и ванны с газовыми колонками	180-230	200-250	1,11-1,09	1,30-1,25
3. Водопровод, канализация, без ванн	125-150	140-170	1,12-1,13	1,50-1,40
4. Без водопровода и канализации в зданиях (уличные колонки)	30-50	40-60	1,33-1,20	2,00-1,80

Примечание: Большие значения норм относятся к южной зоне, меньшие — к северной.

 

Считается, что среднестатистический человек потребляет 200-250 л воды в сутки. Тогда суточное потребление на семью из 4 человек составит 800-1000 л, а месячное потребление – 24000- 30000 л (24-30 куб. м). В этих расчетах учитывается также, что за выходной день (уборка квартиры, стирка, приготовление еды, купание под душем и в ванне) среднесуточный расход воды можно превысить в 2-3 раза. Следует иметь в виду, что после установки водомеров та же семья, не меняя своих бытовых устоев, накручивает по счетчику 12-15 куб. м, а в режиме экономии получается и того меньше – 8-10 куб. м.

Принцип водоотведения в городской квартире такой: сколько потребляем воды, столько и сливаем в канализацию. Следовательно, без счетчика насчитают до 30 куб. м, а со счетчиком – не более 15 куб. м.

В частных домах во дворах имеются бассейны, летние души, системы капельных поливов, т. е. часть водопотребления безвозвратно выносится на улицу. Примерно четверть от общего объема воды, предназначенной на хозяйственно-бытовые нужды, сливается в унитаз.  Потребление воды постоянно возрастает…

Нормирование – основное правило любых расчетов. В каждом регионе действуют свои нормы расхода воды (питьевой, на санитарно-гигиенические нужды, в быту и хозяйстве). Объясняется это разным географическим положением, погодными факторами.

Нормативы на 1 человека приведены в таблице 6.1.

Для ухода за домашними животными, птицей тоже есть нормы потребления воды. В них включены расходы на уборку загонов, клеток и кормушек, кормление и т.п. На корову предусмотрено 70-100 л, лошадь – 60-70 л, свинью – 25 л, а на курицу, индейку или гуся – всего лишь 1-2 л.

Есть нормы на эксплуатацию автотранспорта: тракторная техника – 200-250 л воды в сутки, автомобиль – 300-450.

Положено планировать расход воды на пожаротушение для всех зданий и построек, независимо от эксплуатационного назначения. Даже для садовых обществ нет исключения: норма расхода воды для тушения огня снаружи – 5 литров в секунду на протяжении 3-х часов, внутреннего возгорания – от 2 до 2,5. Воду на пожаротушение берут из водопровода. На водопроводных трубах в колодцах ставят пожарные гидранты. Если это технически неосуществимо или нерентабельно, то придется позаботиться о резервуаре с запасом воды. Эту воду запрещается направлять на другие цели, срок восстановления запаса в резервуаре – три дня.

Расход поливной воды в сутки:

5-12 л/м² для деревьев, кустарников и прочих насаждений в открытом грунте,

10-15 л/м² – в теплицах и парниках,

5-6 л/м² – для газонной травы и клумб.

Даже из-за небольшой утечки воды расходы на водоснабжения вырастут значительно. Утечку можно определить как неучтённую потерю воды в системе водоснабжения. Цена утечек складывается из непосредственно стоимости потерянной воды, дополнительных затрат на подготовку, очистку и подачу недостающей воды, а также из дополнительных капитальных вложений на увеличение мощностей водопроводных сетей, очистных сооружений, строительство новых насосных станций и т.д. В странах, где оплата воды производится потребителем по счетчику, структуры водоснабжения, не получают плату за воду потерянную до счетчика, а также за утечки не фиксируемые счётчиком.

В ряде стран в течение последних лет принимают активные меры по снижению утечек воды. Одним из наиболее эффективных методов является оптимизация и регулирование давления в водопроводных сетях с помощью автоматической регулирующей арматуры. В качестве примера таких систем можно привести Южно-Африканский пригород Кейптауна где регулировка давления привела к экономии 3 миллионов долларов в год, бразильский город Сан-Пауло снизивший затраты на 260 миллионов долларов в год.

Оценка качества воды в водных объектах сети монито­ринга

Оценка качества воды проводится по значениям инде­кса загрязнения воды (ИЗВ) в соответствии с методикой «Ме­тодические рекомендации по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимиче­ским показателям». - М.: 1988г.

 

Расчет ИЗВ проводят по 6 показателям, из которых один показатель БПК является обяза­тельным для всех пунктов на­блюдения, а пять остальных выбираются из числа имеющих наибольшие значения приведен­ных концентраций С/ПДК. Рас­чет проводится по формуле:

 (6.2)

где Сj-среднеарифметиче­ские значения концентраций по­казателей, полученных за период наблюдений.

Таблица 6.3- Соответствие ИЗВ качеству воды

Качество воды	ИЗВ
Очень чистая	<=0.3
Чистая	0.31-1.0
Умеренно-загрязненная	1.1-2
Загрязненная	2.1-4
Грязная	4.1-6
Очень грязная	6.1-10
Чрезвычайно грязная	>10

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое водопотребление?

2. Какие категории водопотребления выделяют? Каково для них соотношение потребляемой воды?

3. Что такое водоотведение?

4. Как рассчитывается норма водопотребления и норма водоотведения?

5. Что означает балансовая норма водопотребления? Для чего ее используют?

6. Что означает оценочная норма водопотребления? В каких случаях ее используют?

7. Какие отрасли промышленности наиболее водоемки?

8. Какие варианты использования воды учитываются в производстве?

9. От чего зависит объем потребляемой воды в сутки на 1 человека?

10. Что такое утечка воды, каковы ее последствия?

11. Что такое ИЗВ? Как он рассчитывается?

12. Чем отличается ИЗВ и эффект суммации?

 

Таблица 6.4- Концентрация основных загрязняющих веществ в водоемах

Вещество/              Водоем	Вариант*
	1	2	3	4	5	6	7
БПК	0,8	0,5	0,4	2	4	6,3	8,2
Азот аммонийный	0,1	0,05	0,02	0,3	1,2	1,5	1,7
Азот ни­тритов	0,004	0,001	0,003	0,02	0,03	0,01	0,01
Фосфаты	0,5	0,09	0,05	1,6	2,6	3,3	2,9
Нефтепро­дукты (керосин)	0,003	0,008	0,003	0,02	0,1	0,009	0,01
Железо	0,05	0,02	0,04	0,3	0,5	0,4	0,6
Медь	0,02	0,05	0,002	0,03	0,06	0,04	0,07
Цинк	0,08	0,10	0,05	0,4	0,2	0,09	0,7

* № варианта соответствует № водоема

Таблица 6.5- Вспомогательная таблица для задания 3

№п/п	Вещество	Сi	ПДКi	Сi/ ПДКi	ЛПВ*
1…
… n	…
	ИЗВ

* графа для задания 3б

 

Для расчета ИЗВ в г.Калуга и пригородах ис­пользовались формула 6.2 и следующие пока­затели, оказывающие наиболь­шее влияние на качество вод: БПК, азот аммонийный, азот ни­тритов, фосфаты, нефтепро­дукты, железо, медь, цинк. Качество воды по значениям ИЗВ имеет 7 градаций: от очень чистой (ИЗВ равно 0,3 и менее) до чрезвычайно грязной (ИЗВ более 10).

По результатам мониторинга в 2007г. установлено, что наиболее чистой является вода в реке Ячейке от зоны сброса Северный водозабор (ИЗВ равен 0,99), до точки наблюде­ния Ячейка до впадения Терепца (ИЗВ равен 0,87). Здесь качество воды соответствует градации чистая. В зоне влия­ния Ястребовской свалки, сбро­сов КАДВИ (Калугаприбор) и КТЗ качество воды соответ­ствует градации загрязненная, а в зоне сброса КЗАЭ очень гряз­ная. По остальной сети монито­ринга качество воды соответ­ствует градации умеренно-за­грязненная.

 

Источник: http://sovet-ingenera.com/vodosnab/v-drugoe/pravila-vodosnabzheniya-i-vodootvedeniya.html

Современное состояние водных источников в г. Калуга можно узнать из ежегодного Доклада о состоянии природных ресурсов и охране окружающей среды на территории Калужской области.