ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена по специальности
05.23.04 «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов»
по техническим наукам
Введение
Настоящая программа базируется на следующих разделах: гидравлика сетей водоснабжения и канализации, физико-химические и технологические основы водоочистки, физико-химическая, механическая и биологическая очистка хозяйственно-бытовых, дождевых и производственных сточных вод, процессы смешения и разбавления сточных вод в водных объектах, применение геоинформационных систем при эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения, экологические проблемы водопотребления.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по строительству и архитектуре при участии Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета и Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.
1. Водопотребление
Социальное и экономическое значение водоснабжения. Проблема рационального использования водных ресурсов.
Краткая характеристика водных ресурсов России как источников водоснабжения.
Основные категории водопотребления. Нормы водопотребления. Характеристика источников водоснабжения и методы их оценки.
2. Системы водоснабжения и режимы их работы
Классификация систем водоснабжения, научные основы и инженерные методы выбора систем и схем водоснабжения. Критерии оценки и методы повышения надежности и экономичности систем водоснабжения.
Режимы водопотребления, подачи и работы систем водоснабжения. Роль регулирующих и запасных емкостей систем водоснабжения в обеспечении их надежности и экономичности. Основные типы водопитателей (насосов), используемых в системах водоснабжения, их расходно-напорные характеристики.
Технико-экономическое обоснование требований к количеству и качеству воды, расходуемой на производственные нужды.
Особенности систем оборотного водоснабжения. Последовательное использование воды в производстве. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий. Противопожарное водоснабжение. Управление процессами водоподготовки и системами подачи и распределения воды, использование современных информационных технологий.
3. Водоприемные сооружения
Сооружения для приема воды из поверхностных источников, водоприемники берегового и руслового типов, плавучие и другие водоприемники. Мероприятия по рыбозащите. Сооружения для приема подземных вод. Водозаборные скважины и шахтные колодцы. Фильтры водозаборных скважин. Горизонтальные и лучевые водозаборы, сифонные водозаборы, водоподъемное оборудование. Восстановление дебита скважин и шахтных колодцев.
Мероприятия по защите поверхностных и подземных вод от загрязнения. Восполнение запасов подземных вод.
4. Обработка природных вод
Основные показатели качества природных вод, требования к качеству воды, используемой для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, обоснование принципиальных схем комплексов водоподготовительных сооружений.
Коагулирование, коагулянты и флокулянты, физико-химические и технологические основы очистки воды коагулированием. Дозаторы коагулянтов, смесители, камеры хлопьеобразования. Закономерности осаждения взвесей в воде. Горизонтальные, вертикальные, радиальные отстойники. Тонкослойное отстаивание воды. Принцип работы и конструкции осветлителей со слоем взвешенного осадка. Гидроциклоны, принцип работы, область применения. Теоретические основы и техника очистки воды фильтрованием. Барабанные сетки и микрофильтры. Конструкции и расчет скорых, медленных фильтров, префильтров. Фильтрующие материалы. Контактные осветлители. Обеззараживание воды. Хлорирование воды, озонирование, ультрафиолетовое облучение и другие способы обеззараживания воды. Устранение привкусов и запахов воды. Сорбционные методы очистки воды от органических веществ. Стабилизационная обработка воды. Реагентные метода умягчения воды, установки для реагентного умягчения воды. Умягчение и обессоливание воды ионным обменом. Очистка воды от железа, марганца, сероводорода, фтора. Опреснение воды дистилляцией, электродиализом и обратным осмосом. Подготовка особо чистой воды.
Транспортирование, обработка, складирование, переработка и утилизация осадков станций очистки природных вод.
Интенсификация работы действующих водоочистных сооружений.
Математические методы оптимизации процессов водоподготовки, критерии оптимальности, методы поиска экстремума целевых функций.
5. Водоводы и водопроводные сети
Типы водопроводных сетей. Современные методы гидравлического и технико-экономического расчета систем подачи и распределения воды. Сравнительная характеристика труб из различных материалов. Выбор типа и класса прочности труб. Способы укладки водопроводных труб. Защита труб от коррозии и гидравлических ударов. Запорная, регулирующая и предохранительная арматура и ее использование в системах подачи и распределения воды. Управление процессами подачи и распределения воды. Ремонт и восстановление водопроводных сетей бестраншейными методами.
6. Водоснабжение промышленных предприятий
Особенности использования воды на нужды промышленности. Охлаждающие устройства систем оборотного водоснабжения, пруды-охладители, брызгальные бассейны, градирни. Обработка охлаждающей воды для борьбы с зарастанием и коррозией систем оборотного водоснабжения.
Основы сельскохозяйственного водоснабжения, системы водоснабжения поселков, пастбищ.
7. Системы и схемы водоотведения
Социальное, техническое и экономическое значение систем водоотведения и защиты водоемов от загрязнений.
Системы водоотведения. Схемы отвода воды от населенных пунктов и промышленных предприятий. Научные основы и инженерные методы выбора систем водоотведения, критерии оценки и методы повышения надежности и экономичности систем водоотведения и их элементов. Управление процессами отведения и очистки сточных вод, использование современных информационных технологий. Математические методы оптимизации систем водоотведения, критерии оптимальности, методы поиска экстремума целевых функций.
8. Сети систем водоотведения
Гидравлический и технико-экономический расчет сетей для отвода бытовых, производственных и ливневых (поверхностных) сточных вод.
Сравнительная характеристика труб из различных материалов. Выбор типа и класса прочности труб. Способы укладки труб и строительство коллекторов. Прокладка канализационных каналов на большой глубине. Конструкции каналов, перепадных колодцев и других сооружений на сетях глубокого заложения.
Конструкции сооружений на сетях различных систем водоотведения.
Перекачка сточных вод при обычных условиях заложения сети и при сетях глубокого заложения. Основные типы оборудования и устройств для перекачки сточных вод, их напорно-расходные характеристики. Запорная, регулирующая и предохранительная арматура, ее использование в системах водоотведения.
Условия приема сточных вод в сети систем водоотведения. Регулирование поступления дождевых вод.
9. Характеристика сточных вод и условия их сброса в водоемы
Виды сточных вод (хозяйственно-бытовые, производственные, поверхностные). Дисперсность загрязняющих примесей и химический состав сточных вод. Обобщенные и индивидуальные показатели сточных вод.
Растворение и потребление кислорода. Биохимическая и химическая потребность в кислороде. Бактериальные и биологические загрязнения сточных вод. Способы охраны водоемов от загрязнений. Самоочищение воды в водоеме. Эвтрофикация водоемов и борьба с ней. Условия спуска сточных вод в водоемы, требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в водоемы, использование ассимилирующей способности водоемов.
10. Механическая очистка сточных вод
Решетки, сетчатые устройства, песколовки, вертикальные, горизонтальные, радиальные и многополочные отстойники, гидроциклоны, центрифуги. Методы расчета сооружений и аппаратов механической очистки сточных вод.
11. Биологическая очистка и доочистка сточных вод
Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях. Биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях. Предварительные аэрация и биокоагуляция.
Биофильтры. Аэротенки. Окситенки. Различные типы и схемы аэрационных сооружений, регенерация активного ила, основные условия эксплуатации. Системы аэрации. Обеззараживание сточных вод. Биологическая очистка с удалением из сточных вод азота и фосфора. Отвод сточных вод малых населенных пунктов и отдельно расположенных объектов, особенности очистки сточных вод. Доочистка биологически очищенных сточных вод.
12. Физико-химическая очистка производственных сточных вод
Нейтрализация. Коагуляция. Окисление. Электрохимическое окисление. Озонирование. Флотация, электрофлотация и электрокоагуляция. Экстракция. Сорбция. Эвапорация. Ионный обмен. Обратный осмос. Ультрафильтрация. Глубокая очистка сточных вод. Бессточные системы водного хозяйства промышленных предприятий, использование очищенных городских сточных вод для промышленного водоснабжения. Обезвреживание сточных вод, содержащих токсичные примеси, в том числе ионы тяжелых металлов, фтор - и хлорорганические соединения и т. п. Очистка сточных вод, содержащих радиоактивные вещества. Основные принципы создания замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий, производственных комплексов и промышленных районов. Основные требования к системам использования воды в замкнутых циклах. Условия использования для технического водоснабжения очищенных городских промышленных и поверхностных сточных вод. Технологические показатели замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий. Технико-экономическая оценка замкнутых систем использования воды. Математические методы оптимизации технологических процессов очистки производственных сточных вод.
13. Очистка поверхностных сточных вод
Особенности физико-химического состава поверхностных сточных вод, образующихся на территориях городов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных объектов, свалок твердых бытовых и промышленных отходов и т. п. Определение расходов и режимов поступления поверхностных сточных вод. Методы очистки поверхностных сточных вод перед выпуском в водоемы. Очистка поверхностных сточных вод с использованием их в системах промышленного, сельскохозяйственного и противопожарного водоснабжения.
14. Обработка и использование осадков
Состав и свойства осадков, образующихся в процессе очистки поверхностных сточных вод. Уплотнение и сгущение осадков. Аэробная стабилизация, анаэробное сбраживание. Реагентная и тепловая обработка осадков. Механическое обезвоживание осадков природных и сточных вод (вакуум-фильтрация, фильтр-прессование, центрифугирование), типы и конструкции используемого оборудования. Подсушка осадков на иловых площадках. Методы детоксикации и обезвреживания осадков (удаление или химическое обезвреживание токсичных соединений, обеззараживание нагреванием, химическое обеззараживание, дегельминтизация обезвоженных осадков, термическая сушка, сжигание). Биотермическая обработка осадков. Утилизация осадков. Выбор методов обработки осадков. Методы расчета сооружений и аппаратов обработки отходов.
15. Использование геоинформационных систем (ГИС) при проектировании и эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения
Картографические основы ГИС – технологий. Использование данных кадастров – городского, водного, земельного при проектировании систем водоснабжения и водоотведения.
Геоинформационные системы. Представление и использование банков данных. Программные продукты. Использование ГИС-технологий при проектировании и эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения.
Основная литература
1. Абрамов . М.: Стройиздат, 1982.
2. Абрамов и методика расчета систем подачи и рас-пределения воды. М.: Стройиздат, 1972.
3. Аксенов системы водного хозяйства метал-лургических предприятий. М.: Металлургия, 1991.
4. Алексеев качества мягких вод. М.: Стройиздат, 1994.
5. , , Курганов расчет сетей водоотведения. Ч.1: Закономерности движения жидкости / С.-Петерб. гос. архит.-строит. ун-т. СПб., 1997.
6. , , Курганов расчет сетей водоотведения: / Ч.2: Расчетные таблицы: Справочное пособие. С.-Петерб. гос. архит.-строит. ун-т. СПб., 1997.
7. , Нечаев системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М.: Стройиздат, 1984.
8. Белецкий и организация строительства водопроводных и канализационных сетей и сооружений. М.: Стройиздат, 1992.
9. Введение в городские географические информационные системы / Пер. с англ., М.,1996.
10. ГОСТ 2874-82 и др. Вода питьевая. Методы анализа: [Сб.]. М.: Изд-во стандартов, 1994.
11. Водный кодекс Российской Федерации: 1995 г. М.: НОРМА, 2001.
12. В, , Калицун и очистка сточных вод: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1996.
13. , , Ереснов и водоотведение: Наружные. сети и сооружения: Справ. / Под ред. . М.: Высш. шк., 1995.
14. , Марков системы аграрно-промышленного водопользования. М.: Агропромиздат, 1991.
15. Журнал "Водоснабжение и санитарная техника ", 1986–2002.
16. Инженерное оборудование зданий и сооружений: Энциклопедия / , , и др.; Редкол.: (гл. ред.) и др. М.: Стройиздат, 1994.
17. , Ласков , водоснабжение и канализация: Учеб. пособие для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 2000.
18. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1981.
19. , Чурбанова воды и микробиология: 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1995.
20. , Апельцин природных вод. М., Стройиздат, 1971.
21. , Капралов в ГИС: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. М., 1997.
22. Курганов сооружения систем коммунального водоснабжения: Учеб. пособие для вузов С.-Петерб. гос. архит.-строит. ун-т. М.: АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 1998.
23. Любарский природных вод и методы их обработки. М.: Стройиздат, 1980.
24. Макарова : Учеб. 3-е изд., перераб. / Под. ред. . М.: Финансы и статистика, 2000.
25. , Губанов и утилизация промстоков гальванических производств/ Нижегород. Гос. архит.-строит. ун-т. Н. Новгород, 1999.
26. , Кулакова процессов очистки природных и сточных вод. М.: Стройиздат, 1984.
27. , Сомов : Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1995.
28. Водозаборные сооружения для водоснабжения из поверхностных источников / , , М. Казанский. М.: Стройиздат, 1976.
29. Отведение и очистка поверхностных сточных вод: Учеб. пособие для вузов / , , . Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1990.
30. , , Жук и обеззараживание сточных вод малых населенных мест. М.: Стройиздат,1991.
31. ГН 2.1.5.689-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования; ГН 2.1.5.690-98. Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: Гигиен. Нормативы. Утв. 04.03.98 / Минздрав России. М., 1998.
32. Проектирование сооружений для обезвоживания осадков станций очистки природных вод: Справоч. пособие к СНиП 2.04.02-84 / Всесоюз. комплекс. науч.-исслед. и конструкт.-технол. ин-т водоснабжения, канализации, гидротехн. сооружений и инженер. гидрогеологии. М.: Стройиздат, 1990.
33. , , Казарян и обезвреживание сточных вод малых населенных мест. М.: Стройиздат, 1986.
34. Родзиллер качества воды водоемов-приемников сточных вод. М.: Стройиздат, 1984.
35. Н, Генкин сточных вод в процессах обработки металлов. М.: Металлургия, 1980.
36. Советов технология. М.: Высш. шк., 1992.
37. СНиП 2.04.02-84. Строительные нормы и правила. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1985.
38. СНиП 2.04,03-85. Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
39. , Найденко математика для инженеров экологов: Метод. пособие. М.: Изд-во Ассоциации строит. вузов, 1996.
40. СанПиН 2.1.4.544-96.Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. Утв. 07.08.96 / Госкомсанэпиднадзор России. М., 1996.
41. Туровский осадков сточных вод. М.: Стройиздат, 1982.
42. Цветков системы и технологии. М.: Изд-во Финансы и статистика, 1998.
43. Черкинский условия спуска сточных вод в водоемы. М.: Стройиздат, 1971.
44. Шевелев для гидравлического расчета водопроводных труб: Справоч. пособие.7-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1995.
45. , , Квасов , оптимальный синтез и реновация городских систем водоснабжения и газоснабжения. Воронеж: Воронеж. гос. архит.-строит. ун-т, 2001.
46. Эксплуатация систем водоснабжения и канализации: Учеб. пособие / , , М.: Высш. шк., 1993.
47. Очистка производственных сточных вод / , , . М.: Стройиздат, 1990.
48. , Карюхина процессы в очистке сточных вод. М.: Стройиздат, 1980.
49. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы, аппараты и сооружения / , , и др. М.: Стройиздат, 1985.
