Резервуар чистой воды

Резервуар чистой воды — это ёмкость, предназначенная для хранения и аккумулирования воды, прошедшей полный цикл очистки и подготовки (питьевой, технической или противопожарной), с целью обеспечения равномерного водоснабжения потребителей, создания запаса для покрытия пиковых нагрузок, аварийных ситуаций или пожаротушения. Резервуары чистой воды (РЧВ) являются конечным звеном в технологической схеме водоочистных сооружений (водопроводных станций) и начальным звеном системы подачи воды в распределительную сеть.

Назначение и функции

Основное назначение РЧВ — сглаживание неравномерности водопотребления и обеспечение надёжности системы водоснабжения. Водопотребление в течение суток колеблется: в часы максимального разбора (утром и вечером) расход воды значительно превышает средний, а в ночное время падает до минимума. Водоочистные станции, как правило, работают в более равномерном режиме. Резервуары позволяют накапливать избыток воды, подаваемой станцией в часы минимального потребления, и отдавать его в сеть в часы пик.

Кроме того, РЧВ выполняют следующие функции:

• Аварийный запас: хранение объёма воды на случай отключения водозабора или аварии на очистных сооружениях.
• Противопожарный запас: обеспечение необходимого расхода воды для наружного и внутреннего пожаротушения в течение нормативного времени (обычно 3 часа).
• Поддержание напора: создание запаса воды для насосных станций второго подъёма, которые подают воду в распределительную сеть города или посёлка.
• Кондиционирование воды: в некоторых случаях в резервуарах происходит доокисление органических примесей остаточным хлором или озонирование, а также отстаивание мелких взвесей.

Классификация

Резервуары чистой воды классифицируются по нескольким признакам.

По материалу изготовления

• Железобетонные: наиболее распространённый тип для крупных станций водоснабжения. Отличаются высокой долговечностью (срок службы до 50–70 лет), огнестойкостью и возможностью изготовления больших объёмов (от нескольких сотен до десятков тысяч кубических метров). Могут быть монолитными (заливаемыми на месте) или сборными (из железобетонных панелей).
• Стальные: применяются для средних и малых объёмов (от 10 до 5000 м³). Быстрее монтируются, но подвержены коррозии и требуют регулярной антикоррозионной защиты и утепления. Часто используются в системах противопожарного водоснабжения и на промышленных объектах.
• Полимерные (пластиковые): изготавливаются из стеклопластика, полиэтилена или полипропилена. Лёгкие, коррозионно-стойкие, герметичные. Объём обычно ограничен (до 100–200 м³). Используются для автономного водоснабжения частных домов, дач, небольших производств.
• Комбинированные: например, стальной резервуар в железобетонной обойме или с теплоизоляцией.

По расположению

• Подземные: заглублены в грунт. Преимущества: экономия площади, защита от промерзания, меньшие перепады температуры. Недостатки: сложность гидроизоляции и ремонта, возможность подтопления грунтовыми водами.
• Полуподземные: частично заглублены.
• Наземные: устанавливаются на поверхности земли или на опорах. Проще в обслуживании, но требуют утепления в холодном климате и занимают полезную площадь.

По форме

• Прямоугольные: наиболее распространены для железобетонных резервуаров большого объёма. Удобны для размещения на площадке, но требуют сложных расчётов на прочность стен.
• Цилиндрические (круглые): характерны для стальных и полимерных резервуаров. Более устойчивы к внутреннему давлению, экономичны по расходу материала.
• Сферические: редко применяются для воды, чаще для газов и жидкостей под высоким давлением.

Устройство и оборудование

Типовой резервуар чистой воды представляет собой герметичную ёмкость, оснащённую комплексом технологического оборудования.

Основные элементы

• Корпус и днище: несущая конструкция, обеспечивающая прочность и водонепроницаемость. Для железобетонных резервуаров обязательна гидроизоляция (обмазочная, оклеечная или проникающая).
• Перекрытие (кровля): защищает воду от загрязнения, солнечного света и атмосферных осадков. Может быть плоским или купольным. В крупных резервуарах устанавливаются вентиляционные патрубки с сетками для предотвращения попадания насекомых и пыли.
• Люки и лазы: для осмотра, очистки и ремонта. Обычно располагаются в перекрытии.
• Трубопроводы:
• Подводящий (подающий): от насосной станции первого подъёма или очистных сооружений. Оборудуется запорной арматурой (задвижкой, обратным клапаном).
• Отводящий (всасывающий): к насосам второго подъёма. Располагается в приямке для максимального опорожнения резервуара.
• Переливной: для отвода избытка воды при переполнении. Сбрасывает воду в ливневую канализацию или на рельеф.
• Спускной (опорожнения): для полного слива воды при ремонте или промывке. Оборудуется задвижкой и сбрасывает воду в канализацию.

Дополнительное оборудование

• Указатели уровня: поплавковые, гидростатические или ультразвуковые датчики, передающие сигнал на диспетчерский пульт.
• Система обогрева: для предотвращения замерзания воды в зимнее время (в наземных резервуарах).
• Система вентиляции: для поддержания нормального давления и удаления запахов.
• Устройства для дезинфекции: ультрафиолетовые лампы или дозаторы хлора/озона, устанавливаемые на подводящем или отводящем трубопроводе.

Технологические особенности

Процесс заполнения и опорожнения

Заполнение резервуара происходит через подводящий трубопровод, расположенный в верхней части. Для предотвращения размыва дна и взмучивания осадка подача воды осуществляется через гасители напора (например, через перфорированную трубу или успокоительную камеру). Опорожнение производится через всасывающий трубопровод, расположенный в приямке в нижней точке. Для предотвращения засасывания воздуха и кавитации насосов уровень воды в резервуаре не должен опускаться ниже минимального (обычно 0,5–1 м от дна).

Качество воды

Вода в РЧВ должна соответствовать требованиям СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». Для поддержания качества проводятся:

• Периодическая очистка: резервуары промываются и дезинфицируются не реже одного раза в год (или по результатам анализов). Очистка включает удаление донных отложений (осадка), мойку стен и дезинфекцию 5% раствором гипохлорита натрия или другими разрешёнными средствами.
• Контроль остаточного хлора: для предотвращения вторичного микробного загрязнения в воде поддерживается определённая концентрация остаточного свободного хлора (0,3–0,5 мг/л).
• Мониторинг температуры: для предотвращения замерзания и развития бактерий (оптимальная температура 4–8 °C).

Применение

Резервуары чистой воды используются в различных сферах:

• Коммунальное водоснабжение: на водопроводных станциях городов и посёлков. Являются обязательным элементом любой системы централизованного водоснабжения.
• Промышленность: на предприятиях для хранения технической воды (охлаждающей, для технологических процессов). Особенно важны на производствах с непрерывным циклом.
• Противопожарное водоснабжение: на промышленных объектах, складах, в жилых комплексах. Обеспечивают запас воды для автоматических систем пожаротушения (спринклерных, дренчерных) и для работы пожарных гидрантов.
• Сельское хозяйство: для орошения, водопоя скота, хранения воды для полива в теплицах.
• Автономное водоснабжение: в частных домах, на дачах, в коттеджных посёлках. Используются пластиковые или стальные ёмкости небольшого объёма (от 1 до 10 м³) в комплекте с насосной станцией.

Расчёт объёма

Объём резервуара чистой воды определяется на основе нормативных документов (СП 31.13330.2021 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»). Основные составляющие:

• Регулирующий объём: рассчитывается по графику водопотребления и подачи воды. В среднем составляет 10–20% от суточного расхода воды.
• Противопожарный объём: определяется по нормам расхода воды на наружное и внутреннее пожаротушение в течение 3 часов (для жилых и общественных зданий) или 6 часов (для промышленных).
• Аварийный объём: обычно принимается равным 10–20% от регулирующего, но не менее 2-часового расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды.

Общий объём РЧВ для крупных городов может достигать 50 000–100 000 м³ и более.

Интересные факты

• Самый большой в мире резервуар для питьевой воды находится в Швеции — это подземное водохранилище в скале объёмом около 1,5 млн м³.
• В России первые железобетонные резервуары для водопровода начали строить в конце XIX века. Один из старейших сохранившихся — Рождественский водонапорный резервуар в Москве (1898 год).
• В некоторых странах (например, в Японии) резервуары чистой воды часто размещают под землёй под парками и скверами, чтобы не занимать ценную городскую площадь.
• Для предотвращения коррозии стальных резервуаров применяют катодную защиту — электрический метод, снижающий скорость разрушения металла.
• Вода в резервуаре может храниться до нескольких суток без потери качества при условии поддержания остаточного хлора и температуры.

Источники

• СП 31.13330.2021 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»
• СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»
• «Водоснабжение и водоотведение» (учебник для вузов) / под ред. В. И. Калицуна, 2019
• «Насосы и насосные станции» / В. Ф. Чебаевский, 2018
• Материалы научно-технических конференций по водоснабжению (НИИ ВОДГЕО, 2020–2023)