Инновационное развитие систем водоснабжения и водоотведения парка водных развлечений

Реферат

Пояснительная записка дипломного проекта содержит 85 страниц, 10 таблиц, 27 рисунков, 2 приложения, 35 источников литературы.

Целью данного дипломного проекта является инновационное развитие систем водоснабжения и водоотведения парка водных развлечений.

Проведено исследование и сравнение различных видов аквапарков, в ходе которого было установлено, что наиболее целесообразным вариантом для Республики Беларусь является аквапарк закрытого типа. Для привлечения большого количества людей разных возрастов были предусмотрены разнообразные водные аттракционы. Предусмотрена эффективная система очистки, которая включает напорные фильтры, реагентное хозяйство, установки для обеззараживания воды. Для подогрева воды до необходимой температуры использован теплообменный блок. Рассмотрен вопрос автоматизации системы оборотного водоснабжения. Предусмотрено использование в системе водоотведения полиэтиленовых труб. Разработан проект производства работ по монтажу оборудования для водоподготовки.

Тематика данного дипломного проекта в настоящее время актуальна, т.к. планируется строительство аквапарков во многих городах Республики Беларусь, поэтому инновационное развитие систем водоснабжения и водоотведения является важной темой при проектировании и строительстве парков водных развлечений.

Парк водных развлечений (аквапарк) — развлекательный комплекс, в котором есть инфраструктура для занятия играми на воде и водные аттракционы, такие как водяные горки, поливалки, бассейны с вышкой, фонтаны, «ленивая река» и другие водные развлечения. Более современные аквапарки могут быть оснащены приспособлениями для искусственного нагнетания волн в бассейне и занятия особым видом сёрфинга. Большинство аквапарков находятся на открытом воздухе, обычно в курортной местности, однако существуют и в закрытых помещениях.

Первые аквапарки появились в конце 1940;х годов на тропических курортах Америки и Азии и представляли собой парки водных развлечений на берегу водоемов со множеством водных горок, бассейнов, водопадов. Опыт их эксплуатации показал, что при стоимости строительства среднего аквапарка в 1,5−2 млн долларов и средней продолжительности купального сезона 4 месяца сроки их окупаемости составляли всего полтора-два года. Такая рентабельность считается невероятно высокой, вследствие чего в конце 1980 — начале 1990 гг. крытые аквапарки стали строиться уже и в северных широтах. В России первый аквапарк небольших размеров был открыт во Владивостоке в конце 1980;х гг.

К настоящему времени аквапарки есть почти во всех крупных городах Европы с населением более 500 тыс. жителей. В США один муниципальный или частный бассейн приходится на 240 человек, а один аквапарк — на 330 000.

На Западе аквапроекты считаются одними из самых рентабельных. Средний аквапарк в Европе окупается всего за три-пять лет. Они занимают одно из первых мест по количеству посещений в расчете на квадратный метр рабочих площадей. Средняя загрузка аквапарков в Европе составляет около 80%. И это при том, что крытый аквапарк — сооружение по определению дорогое.

В Республике Беларусь данный вид акваобъектов получил свое распространение совсем недавно. На данный момент в Беларуси пять аквапарков.

Первый аквапарк появился в 2004 году в санатории «Озерный» в Гродненской области. В нем 2 большие горки и 2 поменьше, бассейны с подводной подсветкой, водопады, направленные течения, джакузи, шезлонги др. Работают русская и турецкая бани, финская сауна, тренажерный зал, бильярд.

Осенью 2004 года в Гродно на базе коммунального физкультурно-оздоровительного предприятия «Аквацентр» открылся бассейновый комплекс с набором водных развлечений: каскадами, гейзерами, джакузи, искусственной рекой, гидромассажными струями, две горки — обычная и спиральная.

Аквапарк в Жлобине был открыт в начале 2008 года. Он вошел в состав физкультурно-оздоровительного центра, построенного немногим ранее. В аквапарке, площадью 1500 м², находятся два бассейна неправильной формы. В детском бассейне расположены 2 маленькие горки. Во втором бассейне — большая винтовая горка Табоган (72 метра), 2 водопада. Так же в аквапарке представлено аэрокресло, водомёт, горная река. В его развлекательную зону входит бильярд, компьютерный зал, массажный кабинет с множеством различных медицинских услуг, кинотеатр 5D, кафе «Лагуна», сауна (русская, финская и турецкая), солярий.

Кобринский аквапарк был открыт в конце ноября 2009 года. Аквапарк состоит из двух блоков, в первом разместился бассейн с аттракционами, горками, трубами и водометы. Второй же блок отведен под грязелечебницу, залы для занятий лечебной физкультурой и тренажерный зал. В Аквапарке 4 водных горки, две джакузи, тренажёрный зал, настольный теннис, сауна.

В настоящее время планируется строительство аквапарков в других городах Республики Беларусь.

Поэтому инновационное развитие систем водоснабжения и водоотведения аквапарка является актуальной темой при его проектировании и строительстве.

Целью дипломного проекта является модернизация системы оборотного водоснабжения парка водных развлечений с использованием новейших разработок в данной области.

1. Общие сведения

1.1 Природно-климатическая характеристика района

Согласно климатические параметры холодного периода года для гомельской области:

— абсолютная минимальная температура воздуха — минус 38 єС;

— температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 — минус 32 єС;

— температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 — минус 28 єС;

— температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,98 — минус 27 єС;

— температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 — минус 24 єС;

— сумма отрицательных средних месячных температур — минус 19,0 єС;

— дата начала и окончания отопительного периода (период с температурой воздуха не выше 8 єС) — 7.10 — 21.04;

— среднее число дней с оттепелью за декабрь-февраль — 36 дней;

— средняя месячная относительная влажность в 15 ч наиболее холодного месяца (января) — 80% ;

— средняя месячная относительная влажность за отопительный период — 83%;

— среднее количество осадков за ноябрь-март — 191 мм;

— среднее месячное атмосферное давление на высоте установки барометра за январь 1000,2 гПа;

— средняя скорость ветра за отопительный период — 3,5 м/с.

Климатические параметры теплого периода года:

среднемесячное за июль атмосферное давление на высоте установки барометра 996,2 гПа;

среднее за год атмосферное давление на высоте установки барометра — 998,8 гПа;

высота барометра над уровнем моря — 141,8 м;

температура воздуха обеспеченностью 0,95 — 22,5 ^оС;

температура воздуха обеспеченностью 0,96 — 23 ^оС;

температура воздуха обеспеченностью 0,98 — 25 ^оС;

температура воздуха обеспеченностью 0,99 — 27 ^оС;

средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца года (июля) — 24 ^оС;

абсолютная максимальная температура воздуха — 36 ^оС;

средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 ч наиболее теплого месяца (июля) — 57%;

среднее количество (сумма) осадков за апрель — октябрь — 449 мм;

средний из максимальных суточных осадков за год — 35 мм;

наибольший из максимальных суточных осадков за год — 75 мм.

Годовая температура воздуха — 6,1 ^оС.

Средняя за год суточная амплитуда темературы воздуха — 8,5 ^оС.

Глубина промерзания грунта 1,2 м. Тип грунта — супесь, подстилаемая на глубине около 1 м моренным суглинком.

Средняя годовая относительная влажность — 79%.

Снежный покров:

средняя высота снежного покрова из наибольших за декадную зиму — 16 см;

максимальная высота снежного покрова из наибольших декадных — 36 см;

максимальная суточная высота снежного покрова за зиму на последний день декады — 47 см;

продолжительность залегания устойчивого снежного покрова — 87 дней.

Средняя за год продолжительность солнечного сияния — 1824 часов.

1.2 Обзор литературы

Теоретической базой изучения аквапарков послужили:

— источники, раскрывающие вопросы проектирования, создания и эксплуатации объектов общественного назначения с основной функцией досуга;

— издания, посвященные водным оздоровительным сооружениям;

— работы по вопросам проектирования объектов спортивного назначения;

— материалы по средовому и технологическому оснащению зоны аттракционов;

— исследования, связанные с конструктивными особенностями и инженерным оснащением зданий, схожих с аквапарками по типологической и функциональной направленностям;

— нормативно-правовые документы;

— научные статьи на тему создания аквапарков;

- работы, касающиеся вопросов размещения архитектурных объектов в определенной градостроительной и природно-климатической среде.

1.3 Формирование аквапарков

Анализ базового термина «аквапарк» выявляет разнохарактерность и нестыковки используемых формулировок: не имеют четкой дифференциации такие понятия как «аквапарк», «бассейн», «водный комплекс», «аквацентр» и «акваобъект».

«Аквапарк» — особый вид спортивно-развлекательных комплексов с доминирующей компонентой активного досуга на воде, нуждающийся в непосредственной визуально-функциональной связи с природным окружением; архитектурно решаемый как «средовой объект», облик которого складывается из типологических элементов, определяющих прямое взаимодействие с внешним пространством и объединенных в структурную систему. Следовательно, специфика построения данных сооружений, в первую очередь, зависит от экологических факторов внешней среды и от требований к внутренней, обладающей индивидуальными микроклиматическими параметрами (рисунок 1).

Бассейн выступает как неотъемлемая составляющая всех водных сооружений и может рассматриваться в качестве проверенного аналога конструктивно-технических и инженерных решений.

На основе зданий спортивных бассейнов создается и нормативно-правовая база для досуговых аквацентров. Работа над ГОСТами в рамках технического комитета Госстандарта Беларуси только началась и пока нет целостного набора регламентов, охватывающих весь круг вопросов относительно реализации и эксплуатации развлекательных водных комплексов. На данном этапе действующая документация включает:

* нормы и правила, раскрывающие прогрессивные технологические решения сооружений крытых искусственных бассейнов, а также базовые технические вопросы инженерного оснащения акваобъектов различной функциональной направленности;

* европейские стандарты Международной и Европейской ассоциаций аквапарков (WWA, EWA);

* национальные ГОСТы, которые можно подразделить на две группы: первая — ориентирована на обеспечение посетителям и персоналу эпидемическую безопасность, вторая — включает стандарты безопасности по установке и эксплуатации аттракционов;

* базовые нормативные документы по вопросам проектирования общественных зданий и сооружений в целом и помещений досугового назначения в частности.

Рисунок 1 — Модель средоформирования акваобъектов Приведенный перечень регламентов не содержит ни графической, ни текстовой информации, которая бы регулировала процесс создания объемно-пространственной структуры аквапарков в рамках природно-материального окружения. Это объясняется тем, что до настоящего времени мы ориентируемся на западные стандарты, приведенные под местные климатические условия.

1.4 Классификация аквапарков

Типологическая классификация по основным характеристикам.

По типу сооружения существуют: открытые (сезонные), закрытые (круглогодичные) и совмещенные РВК, являющие собой универсальное решение объединения первых двух типов. Следует отметить, что довольно сложно обозначить четкую грань между аквапарками закрытого и совмещенного типов.

По местоположению относительно городской структуры водные комплексы подразделяются на городские, периферийные, пригородные и размещаемые в значительном удалении от города.

По величине: «мини-аквапарки» площадью от 500 до 1500 м², «средние» — строения, занимающие от двух гектар территории, «большие» — аквапарки совмещенного или открытого типов с общей площадью от 15 до 30 тысяч м² и РВК свыше 30 тысяч м² — «гигантские».

По взаимодействию с окружающей застройкой: встроено-пристроенные (мини-аквапарки), самостоятельные объекты и создаваемые как часть более крупного многофункционального досугового центра.

По функциональному зонированию: собственно аквапарк, водный комплекс и объект акваразвлечений в составе сооружения со смежной функцией.

По спектру предоставляемых дополнительных услуг в аквапарке предпочтение отдается конкретной функции: развлечения, культурного досуга, оздоровления, спорта. Возможны также водные центры с приоритетом равнофункциональности, когда для каждой составляющей отводится автономная равнозначная по планировочной и социальной значимости зона.

По средовому наполнению аквазоны с преобладанием в композиционном решении внутреннего пространства аквапарка: игрового оборудования, озеленения, или малых архитектурных форм, выступающих в роли художественных акцентов и обогащающих впечатление от «базового» композиционного каркаса.

Сравнение работы различных по типу развлекательных водных комплексов показало, что несоответствие заключается именно в климатических особенностях района их местоположения: загрузка крытых сооружений относительно равномерна на протяжении всего года; использование же открытых в сезонные периоды понижения среднесуточной температуры не практикуется.

На территории Беларуси аквапарки расположены в районе с продолжительной и холодной зимой. Все объекты, независимо от их типа и размера, ориентированы на многофункциональность в плане предоставления услуг.

В связи с этим, наиболее целесообразным для нашей страны представляется создание аквапарков-комплексов в виде закрытых строений. Строгая регламентация и стабильность режимов работы последних позволяют создать оптимальные условия эксплуатации, отвечающие интересам всех групп потребителей, что является залогом высокой рентабельности.

1.5 Влияние основных факторов на архитектуру акваобъектов

1. Градостроительные факторы подразделяются на три взаимосвязанные подгруппы градостроительных условий, в совокупности составляющие комплекс параметров оценки городской территории на предмет целесообразности внедрения в ее структуру сооружения РВК:

— первая подгруппа раскрывает планировочные условия, на основе которых принимается решение о возможности включения аквапарка в конкретную среду;

— вторая — включает условия средового восприятия объекта, в соответствии с критериями которых выбирается местоположение акваобъекта в структуре населенного пункта и в границах отведенного участка.

— третья подгруппа — это архитектурно-художественные условия, которые определяют степень соответствия проектируемого сооружения морфологическим и стилистическим особенностям близстоящих зданий.

2. Природно-климатические факторы являются структурной основой создания внутреннего пространства водного комплекса и самым стабильным фактором, влияющим на процесс его эксплуатации. Температурно-влажностный режим влияет на тип и форму ограждающего пространства, как средства создания внутреннего микроклимата «влажной» зоны. С особенностями ветрового режима связано размещение акватории в общей структуре сооружения. Для обеспечения должного уровня инсоляции и естественной освещенности водной поверхности важна степень ориентированности планировочной структуры «характеризуемая показателем эффективности использования климатических ресурсов круга горизонта». Рельеф, состав почвы и наличие грунтовых вод тесно связаны с выбором методов внедрения в существующую среду акваобъекта, а именно, с определением геометрии здания, приемов застройки, планировочным решением первого этажа, высотной отметки зоны аттракций относительно уровня земли.

Сопоставление архитектурного замысла с природно-климатическими факторами позволит оптимально использовать природный потенциал территории.

3. Функциональные и технологические факторы применительно к аквапаркам характеризуются особенностями функционального зонирования объемно-пространственной структуры, видами и размещением технологического оборудования, эффективностью использования внешних пространств в виде дополнительных открытых акваторий и т. д.

Под воздействием этой группы факторов формируется общая схема РВК, в основе которой: разграничение «сухих» и «влажных» зон, разведение людопотоков; функциональное деление на высотные уровни (технический — подземный, основной — рабочий уровень акватории, инфраструктурный и буферный — уровень теплового контура — воздушной «емкости», образуемой за счет применения купольной конструкции кровли). Особого внимания при этом требует размещаемое в акватории игровое оборудование.

В вопросе достижения оптимального режима функционирования аквапарка большую роль играют материальная оболочка здания и группа инженерно-конструктивных факторов, включающая каркасные системы и методы их возведения, строительные материалы и инженерно-техническое оборудование.

Зарубежный опыт говорит о целесообразности создания крытых аквасооружений с раздвижными покрытиями, обеспечивающими выгодные условия работы в любое время года и при любой погоде. Кроме того, подобная трансформация обеспечивает установление прямой визуально-функциональной связи объекта с внешней средой.

Задача создания искусственной природной среды «обитания» с климат-контролем решается также посредством выбора типа ограждающих конструкций и принципа установки инженерного оборудования.

В результате сравнительного анализа действующих акваобъектов определено, что наиболее эффективным (с экономической и эстетической точек зрения) является вентилируемый навесной фасад, как в качестве глухих или остекленных участков стен, так и кровельного покрытия. К стандартному набору систем, необходимых для поддержания рабочего состояния досуговых центров, в акваобъектах добавляется гидравлика и водоподготовка.

Приведенная архитектурно-рекреационная типология закрытых аквапарков как средовых объектов выполняет несколько функций: описывает их строение, определяет перечень задач в процессе проектирования, иллюстрируя возможные варианты решения, а главное — подсказывает наиболее приемлемое направление в работе с конкретным типом среды. На рисунке 2 представлены архитектурные решения современных аквапарков.

1.6 Архитектурное решение и конструктивные особенности парка водных развлечений

Материалы для ограждающих конструкций здания и несущие конструкции во многом влияют на мощность систем жизнеобеспечения и ресурс здания. При строительстве аквапарка применяем деревянные клееные несущие конструкции [30], что снимает целый комплекс технических проблем при создании несущих каркасов и теплового контура. Применяем стеклопакеты с дистанционной рамкой из термопластика и флоат-стекло с мягким низкоэмиссионным селективным покрытием.

Во избежание разрушительного воздействия влажности на стены и крышу помещений аквапарка в качестве утеплителя применяем гидрофобный материал — экструдированный пенополистирол. Для парои гидроизоляции внешнего слоя кровли применяем материалы высокой надежности — полиэтиленовые пленки, которые армируются специальной арматурной сеткой или тканью, что придает прочность материалу. Конструкция состоит из пароизоляции с обязательной сваркой швов (рисунок 3).

Рисунок 3 — Использование гидроизоляционных и пароизоляционных пленок а) кровельная конструкция с одной зоной вентиляции: 1 — пароизоляция; 2 — стропило; 3 — утеплитель; 4 — диффузионная мембрана; 5 — контробрешетка; 6 -обрешетка; 7 — кровельное покрытие;

б) кровельная конструкция с двумя зонами вентиляции: 1 — пароизоляция; 2 — стропило; 3 — утеплитель; 4 — гидроизоляционная пленка; 5 — контробрешетка;

6 — обрешетка; 7 — кровельное покрытие;

в) устройство вентилируемого фасада: 1 — внутренняя отделка; 2 — пароизоляция; 3 — каркасная конструкция; 4 — утеплитель; 5 — диффузионная мембрана;

6 — контробрешетка; 7 — обрешетка; 8 — облицовка.

На рисунке 4 изображен план аквапарка, входящего в сотав спортивного комплекса, состоящего из 3-х частей: плавательный бассейн, аквапарк и ледовая арена.

Рисунок 4 — План расположения аквапарка Так как аквапарк можно рассматривать как усовершенствованный бассейн с развлекательной базой, то как и в бассейне в аквапарке особое внимание следует уделить чаше бассейна.

Выбор конструкции чаши бассейна определяется его расположением, предназначением бассейна и архитектурными особенностями объектов, в рамках которых они сооружаются, а также потребностями пользователей.

Важный принцип при строительстве ванны бассейна: устройства, обеспечивающие забор воды со дна и с поверхностей и устройства подачи воды должны обеспечивать наиболее полное перемешивание воды в ванне. В ваннах бассейнов также необходим донный слив для полного опорожнения чаши. Форсунки подачи воды в бассейн расположены таким образом, чтобы предельно обеспечить равномерность при подаче воды и избежать застойных зон.

В ваннах бассейна организован поверхностный водозабор. Конструкцией поверхностного водозабора являются окна перелива (скиммеры), которые связаны с системой водоподготовки напрямую. Скиммеры располагают уровень воды на 150 мм. Этот способ является более простым и дешевым.

При гидроизоляции и отделке бассейна учитываем, что все работы по последовательному приклеиванию различных слоев на монолитную конструкцию ванны бассейна: выравнивающие штукатурки, гидроизоляционные мембраны и отделочный слой плиткой — единый комплекс. Это обеспечивает отсутствие протечек и отличный внешний вид ванны.

2. Совершенствование системы водоснабжения парка водных развлечений

2.1 Расчетные площади парка водных развлечений

Аквапарк разделен на 2 части взрослую и детскую.

Аквапарк детский предназначен для активного отдыха и игр на воде, общеразвивающих упражнений детей от 10 до 14 лет (рисунок 6).

Площадь водной поверхности бассейна 52,0 м².

Средняя глубина 0,90 м.

Объем воды в системе бассейна 53,0 м³.

Аквапарк взрослый предназначен для оздоровительного плаванья, активного отдыха и игр на воде, общеразвивающих упражнений, расслабления и целенаправленного физического оздоровления детей от 14 лет и взрослых (рисунок 7).

Площадь водной поверхности бассейна 323,0 м².

Средняя глубина 1,05 м.

Объем воды в системе бассейна 355,0 м³.

СПА «Odisea» предназначена для оздоровительных процедур, отдыха и расслабления.

Размеры бассейна в плане d = 2350 мм.

Площадь водной поверхности бассейна 2,66 м².

Средняя глубина 0,6 м.

Объем воды в системе бассейна 2,9 м³.

CПА «Coliseum» предназначена для оздоровительных процедур, отдыха и расслабления (рисунок 8).

Размеры бассейна в плане d = 2960 мм.

Площадь водной поверхности бассейна 4,0 м².

Средняя глубина 0,6 м.

Объем воды в системе бассейна 3,4 м³.

Рисунок 8 — Разрез СПА «Coliseum»

2.2 Условия эксплуатации чаши бассейна

Вода в бассейне должна удовлетворят следующим условиям [34]:

— она должна быть кристально чистой и прозрачной, иметь нормальный цвет и хороший внешний вид;

— в ней должно быть приятно и безопасно купаться, она не должна вызывать дискомфорта;

— в ней должно содержаться достаточное количество дезинфицирующих средств для эффективного уничтожения бактерий;

— она не должна оказывать коррозийного воздействия на очистные сооружения, а также разрушать кафельную плитку и цементный раствор;

— она должна содержать минимальное количество химикатов;

— она должна быть такого качества, чтобы было видно дно в самой глубокой части бассейна;

— она должна содержаться при необходимой температуре;

— для очистки воды должна использоваться эффективная система очистки, и оборот воды должен быть соответствующим.

Гигиена помещения бассейна:

— дно бассейна, боковые стенки бассейна и всё, что находится вокруг бассейна должно содержаться в абсолютной чистоте и удовлетворять самым строгим гигиеническим нормам;

— в помещении бассейна должно быть запрещено ходить в уличной обуви;

— каналы для удаления пены с поверхности бассейна следует по возможности чистить без применения химикатов.

Система отопления и вентиляции должна работать так, чтобы:

— обеспечивать приток свежего воздуха, но без сквозняков;

— удалять побочные продукты, образовавшиеся в результате дезинфекции над поверхностью воды, чтобы они не загрязняли воздух и не создавали неудобства для купальщиков;

— регулировать уровень влажности и предотвращать конденсацию.

Если учитывать вышеприведенные требования, то вода в бассейне будет кристально чистой и безопасной для купания, что безусловно, привлечет большое число людей в аквапарк, где они смогут получить удовольствие от водных развлечений.

2.3 Установление показателей качества воды для чаши бассейна

Вода для бассейна берется из водопровода (если поблизости нет естественного водоема), но она не всегда соответствует необходимым требованиям эксплуатации воды в бассейне и для того чтобы поддерживать эффективную работу всех сооружений комплекса, необходимо проводить проверку по основным показателям — рН и соли кальция (таблица 1).

Таблица 1 — Классификация воды

Если вода жёсткая, то она:

— содержит соли кальция и магния;

— образует твёрдый осадок в системах горячего водоснабжения, в душевых системах и испарителях;

— может способствовать улучшению цвета и прозрачности воды в бассейне;

— образует пятна известкового мыла и тины на дне бассейна, на кафельной плитке и на всех приспособлениях и гарнитуре бассейна, в тех местах, где в него поступает горячая вода;

— может вызывать образование твёрдого осадка в резервуаре бассейна в том случае, когда не соблюдается водный баланс.

Если вода мягкая, то она:

— обычно содержит органические кислоты;

— является причиной коррозии металлических деталей и приспособлений в бассейне и очистной установке;

— разрушает цементные и бетонные поверхности внутри резервуара бассейна и в душевых помещениях;

— может быть причиной ржавления железа в резервуаре бассейна;

— может изменять цвет при первичной заливке в резервуар бассейна, или после того, как поверх неё в течение долгого времени ещё доливали воду.

Кальций используют как инструмент для минимизации коррозии в бассейне, а также для уменьшения эрозии цемента. Так как вода в её естественном состоянии содержит недостаточное количество кальция, то она будет всегда искать вещество, которое может быть источником кальция, и будет забирать кальций из него, пока не достигнет состояния равновесия. Она будет вымывать кальций из цемента и других скрепляющих веществ, которые используются в разных конструкциях резервуара бассейна.

В идеале, в воде должно содержаться достаточное количество солей кальция. Вода, которая используется в плавательном бассейне по классификации всегда должна быть «жёсткой» или «очень жёсткой».

Кроме показателей жесткости вода также должна соответствовать и ряду других показателей, которые приведены в таблице 3.

Таблица 2 — Показатели и нормативы качества воды в ванне бассейна

2.4 Классификация загрязнений воды в бассейне

1. Физическое загрязнение воды

Основные виды физического загрязнения воды в плавательном бассейне :

— Поверхностное загрязнение: волосы, пыль, жир, экскременты, плавающий мусор, трава.

Борьба с поверхностным загрязнением состоит в удалении поверхностного слоя воды как можно чаще. Особенно эффективны для этого системы перелива, которые забирают воду из слоёв, расположенных близко к поверхности. А также бороться можно путем поддерживания концентрации свободного хлора на достаточном уровне.

— Растворимые загрязняющие вещества: моча, пот, различные косметические средства.

Борьба с растворимыми загрязняющими веществами состоит в обеспечении эффективной фильтрации и циркуляции воды, в поддержании содержания в воде такого количества свободного хлора, которого достаточно, для того чтобы разрушать азотистые соединения.

— Химическое загрязнение: химические вещества, которые используются для очистки и обработки воды, а также чистящие и моющие химикаты.

Борьба с химическим загрязнением состоит в использовании минимального количества химикатов как внутри резервуара бассейна, так и около него; в тщательном слежении за сбалансированностью воды; в использовании только качественных химических препаратов как в бассейне, так и вне его.

— Нерастворимое загрязнение: пух, грязь, осаждённые химические вещества, песок из фильтров.

Борьба с нерастворимым загрязнением состоит в ежедневном или по мере необходимости очищении или удалении пылесосом загрязнений со дна бассейна.

2. Биологическое загрязнение воды Живые организмы быстро размножаются в воде, особенно в тёплой воде плавательного бассейна, делая её зеленоватой на вид, мутной и непрозрачной. Если не проводить очистку должным образом, то вскоре вода становится непригодной для купания (рисунок 9).

В верхнем слое воды толщиной примерно 150 мм может содержаться до 75% всех бактерий, загрязняющих бассейн.

Бактериальное загрязнение включает в себя:

— водоросли — в виде спор из атмосферы или из водопроводной воды;

— бактерии и вирусы — поступают в воду от купальщиков: из их носоглоток, болячек, язв и ран. Всего приблизительно 600 000 000 бактерий на каждого купальщика, плюс любые из 114 известных вирусов, передающихся через воду.

Для того чтобы избавиться от такого загрязнения, необходимо постоянно поддерживать содержание дезинфицирующего средства в воде на достаточном уровне. Свободный хлор мгновенно уничтожает бактерии, делая воду в бассейне безопасной для купания.

Рисунок 9 — Загрязнения в бассейне, Но при этом разного рода раздражения кожи и слизистых оболочек у купальщиков могут быть вызваны избыточным хлорированием воды, а также бактериями. Если в плавательных бассейнах не соблюдаются условия очистки воды, то в ней можно обнаружить широко распространённые бактерии, многие из которых, воздействуя на глаза и уши купальщиков, вызывают у них разного рода раздражения.

Таким образом, для того, чтобы максимально снизить негативное влияние физического, химического и биологического загрязнения воды в бассейне, необходимо постоянно проводить как фильтрацию, так и хлорирование воды, а также регулирование концентрации хлора в воде. Это поможет обеспечить необходимое качество воды для купания.

2.5 Разработка технологической схемы водоснабжения

Исходя из выше перечисленных загрязнений принимаем следующую технологическую схему (рисунок 10) [25]:

подача через донные впуски (1) очищенной воды и отвод загрязненной воды из бассейна (2) через переливные желоба (3) и донные трапы (4). Вода отводится из переливных желобов через трапы по системе трубопроводов в балансовые емкости (5), откуда насосами (6) с предварительными фильтрами (волосоулавливателями), установленными на всасывающих линиях насосов, и последовательно подается на напорные фильтры (7), УФ лампы (7) и теплообменник (8), а затем обратно в бассейн через донные впуски (1).

Рисунок 10 — Технологическая схема оборотного водоснабжения аквапарка

Основным оборудование очистки воды бассейна от взвешенных веществ служат фильтры. Для аквапарка подбираем напорные фильтры с однослойной кварцевой фильтрующей загрузкой, т.к. они являются простыми в эксплуатации дешевыми и эффективными.

Отвод регенерационных вод производится в трубопровод ливневой канализации, т.к. загрязнения отводимой воды несущественны.

Насосы оборудованы предварительными съемными сетчатыми фильтрами, в которых задерживаются грубые загрязнения, для того чтобы снять нагрузку на последующие очистные сооружения.

Управление циркуляционными насосами предусматривается ручное. Автоматически насосы отключаются от датчика протока, уровня воды в балансовых емкостях, давления в напорном трубопроводе перед подачей воды в бассейн и перегрева электродвигателя.

Для автоматического поддержания заданной концентрации остаточного свободного хлора (0,3…0,5 мг/дм³) и значения активной реакции среды — рН в воде бассейна (7,2 …7,6), применяем контрольно-регулирующий комплекс.

Ввод хлорсодержащего реагента предусмотрен в двух точках:

— во всасывающий трубопровод насосного агрегата;

— перед подачей в бассейн.

Забор воды на контрольно-регулирующий комплекс производится после циркуляционных насосов и перед теплообменником. Отвод осуществляется в балансовую емкость.

С целью получения максимального эффекта очистки воды на фильтрующей загрузке предусмотрено оборудование для приготовления и дозирования растворов коагулянта и флокулянта, т.к. это является наиболее эффективным средством, которое помогает обеспечивать постоянное количество хлора в воде. Автоматические контроллеры удобны и экономичны в эксплуатации.

Ввод раствора коагулянта производится в напорную линию подачи на фильтры.

Ввод раствора флокулянта производится с временным интервалом, чтобы получить максимальный эффект сорбции удаляемых загрязнений на фильтрующей загрузке.

После фильтрации вода проходит через узел бактерицидной обработки, состоящий из ламп ультрафиолетового облучения. УФ облучение используется параллельно с хлорированием во многих бассейнах. Воду облучают ультрафиолетовым светом с разными длинами волн. В результате применения ультрафиолетового света в воде уменьшается количество хлораминов.

После бактерицидной обработки вода поступает в теплообменник, где происходит подогрев до температуры 26,5…28,5 °С, и далее подается в бассейн.

Температура первичного теплоносителя 75…95 °С .

На входе и выходе из теплового узла (теплообменника) устанавливаются термостаты, управляющие работой электромагнитного клапана теплоносителя (входит в комплект поставки теплообменника).

На циркуляционных трубопроводах подачи технологической воды в бассейн и трубопроводах подпиточной воды предусмотрены водомерные узлы, оборудованные счетчиками воды — расходомерами.

Схемы оборотного водоснабжения аквапарков детского и взрослого представлены на чертежах 3 и 4.

2.6 Подбор современных реагентов для системы оборотного водоснабжения

Для создания оптимальных условий фильтрации воды предусмотрен ввод ряда новейших реагентов для решения следующих ситуаций:

1. Поддержание активной реакции среды — рН в пределах 7,2…7,6.

Правильно отрегулированный кислотно-щелочной баланс облегчает работу всей остальной химии для бассейна, используемой для обработки воды: от коагулянта до хлорсодержащих растворов. Без такой регулировки, например, хлор может значительно снизить свою дезинфицирующую способность, а едкий запах будет во много раз сильнее. Сухость кожи, легкое пощипывание и покалывание — все это результат повышенного уровня значения рН. При очень низком рН появляются раздражения слизистой, повреждаются металлические конструкции.

В зависимости от интенсивности пользования бассейном этот показатель необходимо измерять не реже одного раза в неделю.

При повышенном рН применяют кислоту «Экви — минус» [32], т.к. она является удобной в использовании, недорогостоящей, а при регулярном использовании выполняет еще и роль «декальцита» (средства препятствующего образованию известковых отложений на облицовочной плитке и металлических поверхностях).

Экви-минус (жидкое средство) понижает кислотно-щелочной баланс водной среды до нормального уровня. Состав: раствор неорганической кислоты — трихлоризоциануровая кислота, антикоррозийные добавки; содержание основного вещества — 38%. Форма упаковки: канистра 30 л.

Рекомендуемые дозировки.

Для снижения значения рН на 0,1 добавить 100 мл (130 г) препарата на 10 м³ воды. Жесткая вода, а также интенсивное использование бассейна требуют больших и более частых добавок. Расчетная доза — 20 г/м³ по активному веществу.

2. Восстановление прозрачности воды в бассейне.

Для того, чтобы получить большой эффект осветления и более качественно произвести очистку, а также снизить нагрузку на фильтрующий материал необходимо осадить лишние частицы, имеющие размеры не менее 0,7 микрон. Для этого используют коагулянт Эквиталл [27], который создает коллоиды, сорбирующие на себе загрязнения за счет высокоразвитой поверхности.

Современные коагулянты позволяют заметно улучшить качество воды самыми экологичными и в то же время действенными способами. Эквиталл — современный коагулянт для воды, имеет ячеистую структуру, что позволяет ему в самые короткие сроки (за 3−12 часов) очистить ее от посторонних примесей (все примеси опустятся на дно в виде хорошо заметных хлопьев).

Очень удобно применять препарат в бассейнах оборудованных специальными станциями электронного дозирования. В таком случае применяется жидкий Эквиталл.

Принцип действия препарата.

Эквиталл основан на полиоксихлориде алюминия. Принцип действия препарата основывается на том, что его составляющие как бы окружают частицы примесей, связывают друг с другом, образуя тем самым своеобразные хлопья, которые оседают на дно и задерживаются обычными песчаными фильтрами.

Дозировка и применение Эквиталла.

Прозрачность воды зависит в основном от трех факторов: уровень рН (нормальный уровень — 7,0−7,4); уровень свободного хлора (нормальные показатели 0,3−0,5 мг/л) и уровень загрязнения посторонними примесями. Перед тем как применять коагулянт для воды будь то Эквиталл или какой-то другой препарат следует проверить и при необходимости нормализовать значения рН и уровень свободного хлора. Затем следует влить в скиммер 90−180 мл препарата Эквиталл. Для того, чтобы коагулянт успел подействовать, следует отключить насос бассейна на 20 минут. Затем можно включить вентиль насоса на промывку и удалить хлопья со дна бассейна.

Для электронных систем дозирования рекомендуется выставлять параметры от 2,5 до 25 мл препарата Эквиталл на каждые 10 м³ воды (количество задается в зависимости от уровня загрязнения). Концентрация рабочего раствора — 12%. аквапарк водоснабжение оборудование труба

3. Усиление эффекта образования коллоидов, придания им большей устойчивости и крупности. Это позволяет вести режимы фильтрации на более высоких скоростях без снижения эффективности работы фильтров, увеличить грязеемкость фильтрующей загрузки фильтров.

Применяем полимерный флокулянт СТХ-41 с высокой флокулятивной и коагулятивной способностью. Он превращает мелкие частицы, находящиеся в воде бассейна в более крупные для их последующей фильтрации.

Преимущества.

— Пригоден для проведения обработки в условиях низких температур.

— Может использоваться при различных показателях рН.

— Сокращает потребность применения препаратов для регулирования уровня рН воды бассейна.

— Формирует осадочные частицы значительного размера (флоккулы), легко подвергающиеся фильтрации.

— Снижает уровень растворимого алюминия в обработанной воде.

— Уничтожает органические частицы.

— Эффективен в мутной воде.

— Улучшает бактериологическое качество воды, тем самым сокращается потребление химии для дезинфекции.

Можно применять реагент с использованием дозирующего насоса. СТХ-41 добавить в циркулирующую воду из расчета 0,5 мл на 1 мі.

Физическое состояние — порошок, гель, жидкость — в зависимости от вида поставки.

Концентрация рабочего раствора — 10%.

4. Уничтожение вирусов, бактерий, грибков, а также сдерживания органических частиц, обуславливающих мутность воды.

Химический препарат для бассейнов «Эмовекс. Новая формула» [14], позволяет получить чистую прозрачную воду, лишенную водорослей и бактерий, предупреждает образование нерастворимых солей в системе дозации и известкового налёта непосредственно в чаше бассейна — химия для бассейнов для обслуживающего персонала бассейнов и специалистов по водоподготовке.

При использовании «Эмовекс. Новая формула» снижаются расходы на обслуживание дозационных систем, уменьшается риск возникновения нештатных ситуаций, что в конечном итоге обеспечивает дополнительную надёжность работы сервисных служб, а также повышает общую безопасность бассейна для его посетителей.

В состав «Эмовекс. Новая формула» входит гипохлорид натрия, обеспечивающий полную дезинфекцию воды и осуществляющий её защиту от бактериальных загрязнений. Содержание активного хлора в этом продукте при выпуске не менее 130 г/м³.

Расфасован в тридцатилитровые канистры (товарный вес — 34 кг), идеально подходит для установок автоматического дозирования в системе обслуживания бассейна.

Состав: гипохлорит натрия, щёлочь, дистиллированная вода.

Концентрация рабочего раствора — 14%.

Доза — 4,8 г/м³ по активному веществу.

5. Для предотвращения роста биообрастаний — водорослей — (необходимо использовать препарат Альгитин (Polyguat), который обладает эффектом осветления.

Жидкое средство быстро и эффективно предотвращает рост водорослей в воде бассейна на длительное время, обладает эффектом осветления, рН — нейтрален, не содержит хлора и тяжелых металлов, непенящийся — пригоден для любого типа бассейнов (в том числе SPA).

Применение.

Препарат рекомендуется предварительно растворить в воде в отдельной емкости (понижая исходную концентрацию в 3−5 раз) и затем полученный раствор добавляют порциями непосредственно в воду бассейна вблизи места подачи воды или в нескольких местах одновременно (но только не перед фильтрами) во время работы циркуляционного насоса.

Состав: содержит полимерные чертвертично аммониевые соединения.

Рекомендуемые дозировки

— текущая обработка: 50 мл (открытый бассейн) и 30 мл (закрытый бассейн) на 10 м³ воды каждые 5−7 дней.

— ударная обработка: 150 мл на 10 м³ воды — по мере необходимости.

Концентрация рабочего раствора — 9%.

Доза — 4,0 г/м³ по активному веществу.

Меры предосторожности: беречь от детей; не смешивать с другой химией для бассейна; при попадании на кожу и глаза немедленно промыть большим количеством воды, при необходимости обратиться к врачу.

2.6.1 Химизм подобранных реагентов

Все подобранные реагенты состоят из сложных химических соединений, поэтому для того чтобы более полно раскрыть их действие, рассмотрим структуры этих соединений.

1. Гипохлорит натрия. Окислительная дезинфекция с помощью хлора и его производных — распространённый практический метод обеззараживания воды. Одним из производных хлора является гипохлорит натрия. Рассмотрим способы его получения.

Значительная часть гипохлорита натрия производится электрохимическим способом, т. е. на месте его непосредственного потребления.

Отбеливающие и дезинфекционные свойства гипохлорита натрия привели к интенсивному росту его потребления, что в свою очередь дало стимул для создание крупномасштабных промышленных производств.

В современной промышленности существует два основных метода производства гипохлорита натрия:

1. химический метод — хлорирование водных растворов гидроксида натрия;

2. электрохимический метод — электролиз водного раствора хлорида натрия.

Химический метод Современная технологическая схема непрерывного производства гипохлорита натрия представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 — Получение гипохлорита натрия Электрохимический метод.

Электрохимический метод получения гипохлорита натрия заключается в электролизе водного раствора хлорида натрия или морской воды в электролизёре с полностью открытыми электродными зонами (бездиафрагменный способ), то есть продукты электролиза свободно смешиваются в электрохимическом процессе.

Процесс на аноде

2Сl- - 2e- = Cl₂.

Процесс на катоде

2H⁺ + 2e- = H₂.

Процесс в электролизёре за счёт химического взаимодействия образующихся продуктов

H₂ + OH- = Cl- + HOCl.

Общая схема процесса

NaCl + H₂O = NaOCl + H₂.

Электрохимический метод используется, в основном, для получения дезинфицирующего раствора для систем водоочистки. Удобство этого метода заключается в том, что производство гипохлорита не требует поставок хлора, его можно производить сразу на месте водоподготовки, избежав, тем самым, расходов на доставку; кроме того, метод позволяет производить гипохлорит в достаточно широком диапазоне объёмов выработки: от очень малых до крупнотоннажных.

2. Полиоксихлорид алюминия. Кристаллы полиоксихлорида алюминия Al (OH)_mCl_3n-m· nH₂₀ получаются из оксихлорида алюминия Аl₂(OH₅)Cl· 6H₂O, кристаллы которого в свою очередь получаются растворением свежеосажденного гидроксида алюминия в 0,5−1% растворе соляной кислоты. Полиоксихлорид алюминия получают при взаимодействии НСl с чистым алюминием

2Al (OH)₃ + HCl > Al₂(OH)₅Cl + H₂O;

2Al + HCl +5H₂O > Al₂(OH)₅Cl + 3H_2.

3. Четвертичные аммониевые соединения. Аммониевые соединения содержат положительно заряженный атом N, связанный ковалентно с органическими остатками и (или) водородом и ионной связью с анионом.

Органические аммониевые соединения в зависимости от числа органических остатков у атома N подразделяют на первичные [RNH₃]⁺X-, вторичные [R₂NH₂]⁺X-, третичные [R₃NH]⁺Xи четвертичные [R₄N]⁺X-.

Четвертичные аммониевые соли относят к ониевым соединениям.

Четвертичные аммониевые соли-кристаллы получают алкилированием (кватернизация) третичных аминов алкилгалогенидами

R₃N + R’X-> [R₃NR']+ X-.

Скорость реакции убывает в ряду: иодиды > бромиды > хлориды и резко возрастает при использовании биполярных апротонных растворителей, напр. ДМСО, ДМФА. Алкилирующими агентами могут быть также диалкилсуль-фаты, эфиры арилсульфоновых кислот и др.

При действии растворов едких щелочей на четвертичные соли образуются четвертичные аммониевые основания, равные по силе КОН и NaOH (поэтому реакция равновесна)

[(CH₃)₄N]⁺ I- + KOH — [(CH₃)₄N]⁺OH- + KI.

Чистые основания обычно получают действием AgOH на четвертичные соли

[(CH₃)₄N]⁺ I- + AgOH > [(CH₃)₄N]⁺ OH- + AgI.

Четвертичные аммониевые основания-кристаллы, расплывающиеся на воздухе. При 100−150 °С разлагаются, причем по-разному в зависимости от строения радикалов. Так, из [(CH₃)4N]+OHили [(C₆H₅CH₂)4N]+ОНобразуются третичные амины и спирты. При наличии атома Н в положении по отношению к атому N распад идет с выделением третичного амина, олефина и воды (расщепление по Гофману) При действии C₆H₅Li на [(CH₃)4N]+C1- от одного из атомов углерода отщепляется атом Н и образуется триметиламмонийметилид (СН₃)3—СН₂-внутренняя аммониевая соль. Подобные илиды образуются при Стивенса перегруппировке. Например, гидроксид фенацилбензилдиметиламмония в водном растворе гладко превращается в бензилдиметиламиноацетофенон

При восстановлении четвертичных солей, содержащих двойную связь в положении, расщепляется связь С — N

Четвертичные аммониевые соли, содержащие хотя бы одну длинную алкильную цепь, обладают поверхностно-активными и антисептическими свойствами; их применяют как эмульгаторы, стабилизаторы, смачиватели, дезинфицирующие средства. Четвертичные соли используются как лекарственные препараты (метацин, кватерон, бензогексоний и др.), как катализаторы межфазного переноса. Четвертичные основания, например [(CH₃)4N]+ОН- (тритон В); [(CH₃)2N (CH₂C₆H₅)₂]+ОН- (тритон Г).

4. Трихлоризоциануровая кислота. Циануровая кислота (2,4,6-тригидрокси-1,3,5-триазин). Может существовать в виде лактимной (циануровая кислота; формула I) и лактамной форм (изоциануровая кислота, или триазинтрион; формула II)

.

Взаимодействие циануровой кислоты с гидроксидами металлов I, II и IV групп приводит к одно-, двухи трехзамещенным солям — циануратам. Цианурат Na в водном растворе при взаимодействии с С₁₂ превращается в 1,3,5-трихлоризоциануровую кислоту. Циануровая кислота под давлением при повышенной температуре в присутствии РС₁₅ образует цианурхлорид (2,4,6-трихлор-1,3,5-триазин, т. пл. 154 °С). При взаимодействии с этиленоксидом, аллилхлоридом и бензилхлоридом циануровая кислота превращается соответственно в 1,3,5-трмс-(2-гидроксиэтил)-, триаллили трибензилпроиз-водные изоциануровой кислоты.

Циануровая кислота и ее производные вступают в реакцию с карбонильными соединениями в условиях Кнёвенагеля реакции.