Реформа жилищно-коммунального хозяйства. Техническое обслуживание жилищного фонда

Таким образом, обязательными элементами любой системы водоснабжения являются водозаборные сооружения, водоводы и водопроводная сеть. Помимо вида источников и состава сооружений, системы водоснабжения отличаются и числом источников водоснабжения, которых может быть один и более.

Вода к потребителям может поступать как по единой (объединенной) системе водоснабжения, так и по отдельным системам для отдельных групп (категорий) потребителей. Степень объединения этих систем зависит от технических и экономических факторов. В городах, как правило, устраивают единую систему водоснабжения, которая подает воду для хозяйственно-питьевых нужд населения и производств, а также для противопожарных целей.

Рассмотрим схему единой системы водоснабжения

Устройство единой системы водоснабжения целесообразно применять для групп однотипных и разнотипных потребителей воды, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, транспортирующей воду потребителям по системе водоводов. Для снижения высоких давлений в водоводах, возникающих из-за большой их протяженности, в отдельных узлах сети устанавливают резервуары, в которые сбрасывается вода. Вода из этих резервуаров забирается насосными станциями и подается в последующий участок водовода, а также близлежащим потребителям. Устройство кольцевой сети, применяемой в городских, производственных и поселковых системах, для групповых систем по экономическим соображениям нецелесообразно. Протяженность магистральных водоводов таких систем достигает от нескольких сот до тысяч километров.

Приведенные схемы водоснабжения могут применяться как для населенных пунктов, так и для промышленных производств.

В целях обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности проектируемых и реконструируемых водопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения в местах расположения водозаборных сооружений и окружающих их территориях устанавливаются зоны санитарной охраны (ЗСО).

Зона санитарной охраны источника водоснабжения в месте забора воды состоит из трех поясов: первого -- строгого режима, второго и третьего -- режимов ограничения. Проект указанных зон разрабатывается на основе данных санитарно-топографического обследования территорий, а также гидрологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и топографических материалов.

Граница первого пояса зоны санитарной охраны поверхностного источника ограничивает источник в месте забора воды и площадку, занимаемую водозаборами, насосными станциями, очистными сооружениями и резервуарами чистой воды. Граница устанавливается в целях устранения возможности случайного или умышленного загрязнения воды в этом поясе.

Территория первого пояса должна быть спланирована, озеленена и огорожена, а на акватории поверхностных источников поставлены предупредительные знаки. В пределах пояса запрещены все виды строительства, не связанные с основным производством, проживание людей, купание, водопой и выпас скота, ловля рыбы, стирка белья, применение удобрений и ядохимикатов, рубка леса.

Границы второго пояса зоны санитарной охраны подземного источника устанавливаются для защиты водоносного горизонта от микробных загрязнении. Основным параметром, определяющим расстояние от водозабора до границы, является достаточная для гибели микроорганизмов продолжительность продвижения микробного загрязнения потоком подземных вод к водозабору.

Граница определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условия, что если микробы попадают в водоносный горизонт за ее пределами, то они не достигнут водозабора. Расчетный период времени зависит от вида подземных вод (напорные, безнапорные), наличия гидравлических связей этих вод с открытым водоемом, климатических условий и принимается в пределах 100-- 400 суток.

На территории второго пояса зоны санитарной охраны разрешается отводить земли для строительства и благоустройства населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объёктов, оздоровительных учреждений; при этом они должны быть оборудованы системой водоснабжения и канализации отвода загрязненных поверхностных вод и т. д. Одновременно с этим во втором поясе запрещается загрязнение территории, размещение складов горючесмазочных материалов, ядохимикатов, удобрений, накопителей и других объектов, которые могут привести к химическому загрязнению водоемов. Кроме того, не допускается устройство полей фильтрации, проведение орошения сельхозугодий и т. п., что может вызвать микробное загрязнение источников водоснабжения. Запрещаются закачка отработанных вод в подземные пласты, подземное складирование твердых отходов и разработка недр земли. На территории второго пояса подземных источников необходимо проводить тампонаж бездействующих, дефектных и неправильно эксплуатируемых скважин и колодцев.

Границы третьего пояса санитарной зоны поверхностного источника водоснабжения вверх и вниз по течению реки или во все стороны по акватории водоема должны быть такими же, как для второго пояса, а боковые границы должны проходить по водоразделу, но не дальше 3 -- 5 км от водотока или водоема.

Для подземных вод третий пояс служит для защиты подземных вод от химических загрязнений. Его границы так же определяются гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что если за ее пределами в водоносный горизонт попадут химические загрязнения, то они не достигнут водозабора или достигнут не быстрее расчетного периода, который должен быть больше проектного срока эксплуатации водозабора (25--50 лет).

На территории третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения предусматривают такие же санитарные мероприятия, как и во втором поясе. В отличие второго здесь допускаются лесозаготовительные работы. На каналах и водохранилищах в границах третьего пояса должны проводиться работы по очистке дна от отложений и растительности; в химических методах борьбы допускается применение только тех препаратов, которые разрешены органами санитарно-эпидемиологического надзора.

жилищный коммунальный технический реформа



Тема 2. Методы и технология очистки воды

Качество воды природных источников, так же как и требования, которые предъявляются к качеству воды, используемой различными потребителями, весьма разнообразны.

Путем анализа воды природных источников выявляется наличие в ней различных веществ и микроорганизмов. Для получения правильной характеристики источника воды производится отбор проб и анализы. Отбор проб из источника и оценка качеств воды, в т.ч. подаваемой для питьевых нужд населения, производятся в соответствии с ГОСТ 214-1074-01 «Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Требования к качеству воды, используемой для производственных нужд, устанавливаются различными ведомственными нормами и техническими условиями.

Качество воды определяется наличием в ней различных веществ неорганического и органического происхождения, а также микроорганизмов.

Примеси могут содержаться в воде в различном состоянии:

а) во взвешенном -- в виде отдельных частиц (грубодисперсная взвесь);

б) в коллоидном;

в) в растворенном.

Рассмотрим основные физические, химические и бактериологические свойства воды природных источников.

Содержание взвешенных веществ в воде может быть определено весовым способом, или путем определения мутности (или прозрачности) воды.

Мутность - количественное содержание взвешенных веществ: частиц, песка, глины, илистых частиц, органического происхождения, планктона, водорослей и др. Мутность обычно свойственна воде поверхностных источников и главным образом рек.

Использование мутной воды без ее предварительного осветления для некоторых категорий потребителей нежелательно или даже недопустимо.

Согласно ГОСТ 214-1074-01, количество взвешенных веществ в воде, продаваемой для хозяйственно-питьевых целей централизованными водопроводами, не должно быть более 1,5 мг/л.

Цветность. Присутствием в воде гумусовых веществ объясняется её желтоватый, коричневый или желто-зеленый оттенки. Цветность свойственна воде рек, питающихся частично болотной водой, а иногда и воде водохранилищ. Измеряется цветность в градусах по платино-кобальтовой шкале путем сравнения исследуемой воды с водой, имеющей эталонную цветность. Цветность питьевой воды, подаваемой водопроводом, не должна превышать 20 град.

Запахи и привкусы воды. Наличие запахов и привкусов у воды природных источников обуславливается присутствием в ней растворенных газов, различных минеральных солей, органических веществ и микроорганизмов. Запах и привкус имеют болотные и торфяные воды, а также воды, содержащие сероводород; в ряде случаев запах вызывают присутствующие в воде живые и гниющие после отмирания водоросли. Неприятный запах имеет вода после хлорирования при наличии в ней остаточного хлора.

Солоноватый и даже горько-солоноватый привкус имеют минерализованные воды подземных источников.

Для количественной оценки запаха и привкуса воды применяют пятибалльную систему.

Согласно ГОСТ 214-1074-01, питьевая вода при температуре 20°С и при подогревании до 60°С не должна иметь запаха более 2 баллов и привкуса более 2 баллов.

Температура воды. В течение года температура воды поверхностных источников колеблется в широких пределах (от близкой к нулю до 25°С, а иногда и выше). Воды подземные, в особенности артезианские, имеют почти постоянную температуру в течение года - 8-12° С.

Для питьевых целей наиболее желательно использование воды с температурой 7--12° С.

Для некоторых производственных потребителей температура воды источника имеет большое значение. Так, низкая температура воды, идущей на охлаждение или на конденсацию пара, позволяет уменьшить количество расходуемой воды.

Жесткость воды. Жесткость воды обусловливается содержанием в ней солей кальция и магния. Различают карбонатную жесткость, которая определяется наличием в воде двууглекислых солей кальция и магния, и некарбонатную при которой в воде содержатся другие соли кальция и магния -- сульфаты, хлориды, нитраты. Суммарная жесткость воды называется общей жесткостью. Вода разных природных источников имеет различную жесткость. Речная вода, за некоторыми исключениями, обладает относительно небольшой жесткостью.

Для питья может использоваться относительно жесткая вода, так как наличие в воде солей жесткости не вредно для здоровья и обычно не ухудшает ее вкусовых качеств. Однако использование воды с большой жесткостью для хозяйственных целей вызывает ряд неудобств: образуется накипь на стенках варочных котлов и кипятильников, увеличивается расход мыла при стирке, медленно развариваются мясо и овощи и т.д. Поэтому общая жесткость воды, подаваемой водопроводами для хозяйственно-питьевых нужд, согласно ГОСТ 214-1074-01, не должна превышать 7 мг·экв/л, а в особых случаях, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы, не более 10 мг·экв/л.

Использование жесткой воды для производственных целей во многих случаях не допускается: для питания паровых котлов, для некоторых отраслей текстильной и бумажной промышленности, предприятий искусственного волокна и др.

Высокая карбонатная жесткость не допускается для систем оборотного водоснабжения.

Содержание газов. В воде природных источников чаще всего присутствуют следующие газы: кислород О₂, двуокись углерода (углекислый газ) СО₂ и сероводород Н₂S.

Содержание кислорода и двуокиси углерода даже в значительных количествах не ухудшает качества питьевой воды, но способствует коррозии металлических стенок труб, резервуаров, котлов. Процесс коррозии усиливается с повышением температуры воды, а также при движении ее. При значительном содержании в воде агрессивной двуокиси углерода коррозии подвергаются также стенки бетонных труб и резервуаров. В питательной воде паровых котлов среднего и высокого давления присутствие кислорода не допускается.

Содержание сероводорода придает воде неприятный запах и, кроме того, вызывает коррозию металлических стенок труб, баков и котлов. В связи с этим присутствие Н₂S не допускается в воде, употребляемой для хозяйственно-питьевых и для большинства производственных нужд.

Содержание соединений железа. Железо довольно часто встречается в воде подземных источников, в основном в форме растворенного двухвалентного железа. Иногда железо содержится и в поверхностных водах, в форме комплексных соединений, коллоидов или тонкодисперсной взвеси.

Наличие железа в водопроводной воде может придавать ей плохой вкус, вызывает отложение осадка и зарастание водопроводных труб. При использовании такой воды для стирки белья на нем остаются пятна. Согласно ГОСТ 214-1074-01, в воде подаваемой централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, содержание железа допускается в количестве не более 0,3 мг/л. При использовании подземных вод в исключительных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы в воде, подаваемой в водопроводную сеть, может быть допущено содержание железа в количестве до 1 мг/л.

На многих промышленных предприятиях, где вода употребляется для промывки фабриката в период его изготовления, в частности в текстильной промышленности, даже невысокое содержание железа в воде ведет к браку.

Содержание азотистых соединении. Наличие азотсодержащих соединений -- нитратов, нитритов и аммонийных солей - в воде поверхностных источников или в подземных водах обусловлено загрязнением этих вод сточными водами. Содержание в воде нитратов может указывать на давнее, уже ликвидированное, загрязнение источника сточными водами.

По ГОСТ 214-1074-01 в питьевой воде допускается содержание нитратов не более 10 мг/л.

Содержание сульфатов и хлоридов. Сульфаты кальция и магния образуют соли некарбонатной жесткости. Хлорид натрия содержится в значительных количествах в воде морей, а также некоторых озер и подземных источников.

По ГОСТ 214-1074-01предельно допустимое содержание в воде сульфатов - 500 мг/л и хлоридов - 350 мг/л.

Содержание кремниевых кислот. Кремниевые кислоты встречаются в воде как подземных, так и поверхностных источников в различной форме, от коллоидной до ионно-дисперсной. Воды, содержащие кремниевые кислоты, не могут быть использованы для питания котлов высокого давления, так как образуют силикатную накипь на их стенках.

Содержание фтора. Согласно требованиям ГОСТ 214-1074-01, содержание фтора в питьевой воде должно поддерживаться в пределах 0,7-1,5 мг/л (в зависимости от климатических условий).

Содержание растворенных веществ (сухой остаток). Общее количество веществ (кроме газов), содержащихся в воде в растворенном состоянии, характеризуется сухим остатком, получаемым в результате выпаривания профильтрованной воды и высушивания задержанного остатка до постоянной массы. В воде источника, используемого для хозяйственно-питьевых целей, сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л и в особых случаях 1500 мг/л.

Величина сухого остатка лимитируется также в воде, идущей для питания паровых котлов, и в воде, используемой в ряде производств (синтетического каучука, искусственного волокна, кинопленки и др.).

Активная реакция воды. Концентрация в воде водородных ионов рН определяет ее активную реакцию. При нейтральной реакции рН=7, при кислой реакции рН<;7, при щелочной реакции рН>7.

Согласно ГОСТ 214-1074-01вода, подаваемая хозяйственно-питьевым водопроводом, должна иметь рН в пределах 6,5 -- 8,5.

Бактериальная загрязненность воды. Общая бактериальная загрязненность воды характеризуется количеством бактерий, содержащихся в 1 мл воды. Согласно ГОСТ 214-1074-01, питьевая вода не должна содержать белее 100 бактерий в мл. Особую важность для санитарной оценки воды имеет определение наличия в ней бактерий группы кишечной палочки.

Согласно требованиям стандарта в питьевой воде не может содержаться более трех кишечных палочек в 1 л.

Следует отметить, что данных, получаемых в результате физико-химических и бактериологических анализов природной воды недостаточно для проектирования очистных сооружений. По этим данным невозможно определить расчетные параметры технологического процесса очистки воды -- требуемые дозы химических реагентов, скорость процесса на отдельных его этапах, продолжительность обработки воды в отдельных сооружениях и т. п., а в ряде случаев и выбрать технологическую схему очистки. Поэтому исследуемую воду необходимо подвергать специальному технологическому анализу, который дает дополнительные данные для возможности выбора наиболее надежного и экономичного метода её очистки и проектирования соответствующих очистных сооружений.



Основные функции водопроводных очистных сооружении и процессы обработки воды

Изучение качества воды природного источника позволяет установить характер необходимых операций по ее обработке. В некоторых случаях на очистные сооружения возлагается задача устранения какого-либо определенного недостатка природной воды или целого комплекса недостатков, а иногда -- задача искусственного придания воде новых свойств, требуемых потребителем.

Все разнообразные функции, возлагаемые на очистные сооружения, могут быть сведены к следующим:

1) осветление воды - удаление из воды содержащихся в ней взвешенных веществ (нерастворимых примесей), что обусловливает снижение ее мутности;

2) обесцвечивание воды - устранение веществ, обусловливающих цветность воды;

3) обеззараживание воды - уничтожение содержащихся в воде бактерий, в том числе болезнетворных;

4) умягчение воды - удаление из воды катионов кальция и магния; обессоливание воды - снижение общего солесодержания в воде; опреснение воды - частичное обессоливание воды до остаточной концентрации солей не более 1000 мг/л.

В некоторых случаях может производиться удаление отдельных видов солей (обескремнивание, обезжелезивание и т. п.).

Степень необходимой глубины осветления, обесцвечивания, обессоливания воды зависит от характера ее использования.

На очистные сооружения могут быть возложены также отдельные специальные функции -- дегазация (удаление растворенных в воде газов), устранение запахов и привкусов природной воды и др.

В некоторых случаях, в соответствии с требованиями производственных потребителей, условиями эксплуатации водопроводов и для проведения операций по очистке воды, необходима специальная обработка воды для достижения требуемого значения рН, придания воде свойств стабильности и т. п.

Часть операций по обработке воды может быть отнесена к процессам собственно очистки воды: устранение мутности, цветности, удаление планктона, бактерий и избыточного количества растворенных солей.

Стабилизация воды, поддержание требуемого значения рН, имеющие целью придать воде свойства, необходимые для предотвращения коррозии трубопроводов, успешного протекания коагулирования воды и т. п., уже не могут быть отнесены к процессам очистки воды. Таким образом, понятие «обработка» воды является более общим, чем понятие «очистка» воды. Очистка воды -- это частный случай ее обработки.

Для отдельных видов потребителей очистные сооружения должны выполнять комплексно несколько из указанных функций. Например, в хозяйственно-питьевых водопроводах, использующих речную воду, на очистные сооружения возложены задачи осветления, обесцвечивания, устранения запахов и привкусов воды, а иногда одновременно и ее умягчения.

Решение всех поставленных перед очистными сооружениями задач может проводиться путем использования различных технологических приемов.

Так, осветление воды может быть достигнуто путем отстаивания и фильтрования.

Отстаивание может быть механическим, когда очищаемая вода проходит через специальные бассейны (отстойники) с весьма малой скоростью.

Коагулирование - применяют для осаждения коллоидных частиц, а также для ускорения процесса осаждения взвеси. В воду, подлежащую осветлению, вводят химические реагенты (коагулянты), способствующие связыванию частиц в крупные хлопья, что ускоряет их выпадение в отстойниках.

Для глубокого осветления речной воды, используемой для питьевого водоснабжения, применяется двухступенчатая система осветления. После отстойников воду направляют на фильтры, где она дополнительно осветляется, проходя через слои фильтрующего материала.

Удаление взвешенных веществ может осуществляться не только отстаиванием, но и флотацией, при которой осветление происходит в результате выноса взвеси на поверхность воды пузырьками воздуха. Для создания пузырьков воздуха в части осветляемой воды (около 10%) растворяют под давлением воздух и подают ее в остальную часть осветляемой воды, находящуюся под атмосферным давлением. При этом из насыщенной воздухом воды выделяются мельчайшие пузырьки, флотирующие взвесь.

Для задержания находящихся в воде взвешенных частиц применяют специальный метод осветления, при котором вода после коагулирования пропускается через слой взвешенных хлопьев, выпадающих в результате задержания частиц взвеси в осадок. Коагулирование одновременно способствует повышению эффективности процесса фильтрования воды. Коагулирование воды с последующим ее отстаиванием и фильтрованием позволяет осуществить обесцвечивание воды.

Для некоторых производств, не требующих прозрачной воды, оказывается достаточным освобождение ее лишь от наиболее крупных взвешенных частиц, а также плавающих предметов. В этих случаях применяют грубую механическую очистку воды -- процеживание, осуществляемое большей частью в водозаборных сооружениях, где для этой цели устанавливают решетки и сетки.

Попутно с осветлением вода при коагулировании и фильтровании в значительной степени освобождается от бактерий, благодаря чему повышаются ее санитарные качества.

Специальной операцией по уничтожению содержащихся в воде бактерий, в частности болезнетворных, является дезинфекция (обеззараживание) воды. Для обеззараживания применяют хлорирование, озонирование, а также бактерицидное облучение воды.

Для улучшения качества воды применяют также и другие операции: умягчение, обессоливание, дегазацию и др.

Принципиальная схема комплекса водопроводных очистных сооружений

Очистные сооружения являются одним из составных элементов системы водоснабжения и тесно связаны с ее остальными элементами.

Вопрос о месте расположения очистной станции решается при выборе схемы водоснабжения объекта. Часто очистные сооружения располагают вблизи источника водоснабжения и, следовательно, в незначительном удалении от насосной станции I подъема.

Наибольшее распространение в практике водоочистки, особенно в городских водопроводах, имеют схемы очистных сооружений с самотечным движением воды. Вода, поданная насосами станции I подъема, самотеком проходит последовательно все очистные сооружения и поступает в сборный резервуар чистой воды, из которого забирается насосами станции II подъема.

Рекомендации по выбору сооружений станций очистки воды, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей, приведены в СНиП 2.04.02-84.

Очистные станции водопроводов населенных пунктов в зависимости от качества воды источника могут осуществляться по одноступенчатой или двухступенчатой схеме.



1- резервуар чистой воды; 2--фильтр: 3 -- отстойник; 4, -- камера хлопьеобразования; 5 -- смеситель; 6 -- башня промывной воды; 7 -- хлораторы первичного хлорирования; 8 -- хлораторы вторичного хлорирования; 9 -- растворные баки коагулянта; 10 -- емкость-хранилище коагулянта; 11 -- расходные баки; 12 -- баки для гашения извести; 13 -- гидравлическая мешалка; 14 -- гидроциклон; 15 -- дозатор известкового молока; 16 -- лопастная мешалка; 17 -- расходные баки полиакриламида с поплавковым дозатором; 18 -- дозатор активного угля; 19 -- вакуум-бункер с секторным питателем; 20 -- вакуум-насос; 21 -- сатуратор раствора фтора; 22 -- ротаметр; 23 -- хранение кремнефтористого натрия в таре; 24 -- хранение активированного угля в таре; 25 -- расходный бак угольной пульпы; 26 -- насос; 27 -- узел повторного использования воды

Двухступенчатая схема очистной станции предусматривает следующие операции:

· коагулирование воды;

· углевание, осветление ее в горизонтальных отстойниках и фильтрах с применением флокулянтов;

· обеззараживание с помощью хлорирования.

Вода, подаваемая насосной станцией I подъема, поступает в смеситель 5, куда вводится раствор коагулянта и где происходит его смешение с водой. Из смесителя вода поступает в камеру хлопьеобразования 4 и затем проходит последовательно через горизонтальные отстойники 3 и фильтры 2. После фильтров осветленная вода поступает в резервуар чистой воды 1. В трубу, подающую в резервуар воду, вводится хлор из хлораторной 8. Необходимый для обеззараживания воды контакт ее с хлором обеспечивается в резервуаре. В некоторых случаях хлор в воду подают дважды: перед смесителем (первичное хлорирование 7) и после фильтров (вторичное хлорирование 5). При недостаточной щелочности исходной воды в смеситель 5 одновременно с коагулянтом подается раствор (или суспензия) извести через дозаторы 15. Для интенсификации процессов коагуляции перед камерой хлопьеобразования 4 или фильтрами 2 вводят через дозатор 17 флокулянт -- полиакриламид ПАА-10. При наличии в исходной воде привкусов и запахов перед отстойниками или фильтрами вводят через дозатор 18 активированный уголь. Для поддержания необходимой концентрации фтора в питьевой воде перед резервуарами чистой воды вводят фтор из сатуратора 21.

Приготовление реагентов осуществляется в специальных аппаратах, 1 расположенных в помещениях реагентного хозяйства.

Эта схема может рассматриваться как общая принципиальная схема очистных сооружений для речной воды, подаваемой в хозяйственно-питьевые водопроводы.

Для снижения цветности, привкусов и запахов одновременно с введением активированного угля применяются озонирование, аэрирование и другие физико-химические методы.

Вместо горизонтальных отстойников могут быть использованы вертикальные отстойники со встроенными в них камерами хлопьеобразования или осветлители со взвешенным осадком, в последнем случае камеры хлопьеобразования из схемы исключаются.

При одноступенчатой схеме очистки воды ее осветление осуществляется на фильтрах или в контактных осветлителях без использования отстойников.

В настоящее время распространена схема очистки воды с двухступенчатым фильтрованием, применением флотаторов, устройством аэрации в смесителях или в специальных сооружениях перед ними.

Для схемы с самотечным движением воды в очистных сооружениях следует наиболее рационально использовать рельеф местности. В связи с этим при проектировании очистных сооружений составляют высотную схему станции. Высотная схема устанавливает взаимосвязь между уровнями воды и характерными отметками отдельных элементов очистной станции. Схему составляют, задавшись отметкой наивысшего уровня в резервуаре чистой воды. Приближенно принимая обычные (по опыту) потери напора в отдельных сооружениях и в соединяющих их трубах, вычисляют требуемые отметки уровней воды в остальных сооружениях.

В отдельных случаях схема очистных сооружений хозяйственно-питьевых водопроводов может быть дополнена устройствами для умягчения воды, обесфторивания и др.

Схемы обработки подземных вод для хозяйственно-питьевых водопроводов в ряде случаев более просты, так как включают лишь сооружения для обеззараживания воды. При использовании подземных вод большой жесткости или содержащих железо схемы их обработки включают сооружения для умягчения или обезжелезивания воды.

Схемы очистки и обработки воды для нужд производства весьма разнообразны, как и требования к качеству воды, предъявляемые различными производственными потребителями. Для ряда потребителей эти схемы довольно просты, как, например, схемы грубого осветления воды. Отдельные же производственные потребители требуют воду такого качества, которой вообще нет в природных источниках. В этих случаях приходится применять сложные схемы, предусматривающие использование различных физических и химических методов обработки природной воды для придания ей требуемых качеств.

Некоторые виды обработки воды допускают использование схемы ее подачи через очистные сооружения под напором. При такой схеме отпадает необходимость в насосной станции II подъема, и вода после очистки под оставшимся напором может поступать к потребителю. В этом достоинство напорных схем.

Комплекс очистных сооружений должен быть запроектирован на расчетный расход включающий максимальное суточное водопотребление снабжаемого объекта и собственные нужды станции.

Очистные сооружения рассчитывают, как правило, на равномерную подачу воды в течение суток.

Системы и схемы водоотведения в городах

Системой водоотведения называют комплекс сооружений, предназначенных дли отведения и очистки бытовых, производственных и поверхностных (атмосферных) сточных вод.

* Общесплавная система водоотведения предполагает отведение на очистные сооружения всех видов сточных вод по одной подземной сети труб и каналов. Для облегчения условий работы насосных станций и очистных сооружений в периоды сильных дождей, а также для уменьшения размеров главных коллекторов на них устанавливают ливнеспуски-камеры, через которые в ближайший водоем сбрасывается часть смеси городских и дождевых сточных вод.

Достоинства общесплавной системы:

- минимальная протяженность водоотводящих сетей

- сокращение количества смотровых колодцев и объемов земляных работ при строительстве.

Недостатки общесплавной системы:

- значительные единовременные затраты на строительство сети большого сечения, насосных станций и очистных сооружений.

* Полураздельная система водоотведения предусматривает устройство двух сетей -- производственно-бытовой и дождевой, в местах пересечения которых устраивают разделительные камеры. При малых расходах дождевой воды весь ее объем смешивается в камерах с производственно-бытовыми стоками и поступает в главный коллектор.

В начальный период дождя, когда с городской и производственной территорий смывается основная часть загрязнений, суммарный расход смешанных стоков в сети возрастает незначительно, работа полураздельной системы аналогична общесплавной системе водоотведения. При больших расходах дождевой воды ее наиболее значительная часть, попадая в разделительные камеры, отводится в водоем без очистки. Принцип действия разделительных камер основан на увеличении дальности полета компактной части потока дождевой воды при увеличении скорости ее движения в уличном коллекторе. В результате этого в период интенсивного выпадения дождя работа полураздельной системы аналогична полной раздельной системе водоотведения.

Достоинства полураздельной системы:

- возможность поэтапного строительства уличных коллекторов производственно-бытовой сети и коллекторов дождевой сети;

- во время дождя в водоем поступает минимальное количество загрязнений.

Недостатки полураздельной системы:

- неустойчивый режим работы главного коллектора с раздельными камерами в период дождя

- сложность эксплуатации системы в целом.

* Полная раздельная система водоотведения предусматривает две самостоятельные сети трубопроводов:

1- для бытовых и загрязненных производственных сточных вод;

2- для отведения поверхностного стока и условно чистых производственных сточных вод.



Достоинства полной раздельной системы водоотведения:

- возможность строительства бытовой сети в качестве первой очереди;

- минимальная стоимость строительства и эксплуатации городских очистных сооружений

- равномерный режим работы бытовой сети.

Недостатки полной раздельной системы:

- сброс всего объема дождевых вод в водоем происходит без очистки;

- при локальной очистке дождевых вод частичный сброс дождевых вод происходит через разделительные камеры без очистки в водоем;

- дополнительные затраты на строительство и эксплуатацию локальных очистных сооружений.

- при централизованной очисткой дождевых сточных вод возникает необходимость строительства и эксплуатации главного перехватывающего коллектора и центральных очистных сооружений поверхностного стока.

* Неполная раздельная система водоотведения предусматривает сеть трубопроводов для отвода бытовых и загрязненных производственных сточных вод и устройство открытой (поверхностной) дождевой сети в виде уличных лотков, кюветов и канав.

* Комбинированная система водоотведения предусматривает наряду с общесплавной системой элементы полной или неполной раздельных систем. Такая система водоотведения складывается в тех случаях, когда бытовые сети новых районов города присоединяют к общесплавным коллекторам существующей части города.

Выбор системы водоотведёния зависит от климатических условий, рельефа города и требует экологических и технико-экономических обоснований.

Применение общесплавной системы целесообразно при наличии крупных проточных водоемов в районах, характеризующихся небольшим количеством атмосферных осадков, и в городах с высокой плотностью населения (многоэтажная застройка).

Применение полной раздельной системы без очистки дождевого стока нецелесообразно по экологическим соображениям. Полная раздельная система с локальными очистными сооружениями на 11... 15% дороже других систем. Применение полной раздельной системы с центральными очистными сооружениями поверхностного стока целесообразно в климатических районах с интенсивным выпадением дождей.

Применение полураздельной системы водоотведения значительно шире, так как она лишена ряда недостатков и ограничений, присущих общесплавной и полной раздельной системам.

В нашей стране наибольшее распространение получили: в больших городах--полные раздельные системы, в малых городах--неполные раздельные системы.

Схемы городских водоотводящих сетей

Схема водоотведения определяется:

· рельефом местности;

· характером водоема;

· планировочными решениями городской застройки;

· намечаемым местом для размещения очистных сооружений и выпуска очищенных сточных вод.

Общая схема водоотведения состоит из разветвленных самотечных сетей (внутриквартальные, уличные, районные и главные коллекторы), смотровых колодцев, насосных станций, напорных трубопроводов, дюкеров, переходов, очистных сооружений и выпусков.

Схемы канализационных сетей в зависимости от видов сточных вод могут быть незамкнутые и замкнутые (пересеченные).



Схемы незамкнутых водоотводящих сетей:

1- коллекторы бассейнов водоотведения;

2- границы обслуживаемого объекта;

3- камера гашения напора;

4- насосная станция;

5- граница бассейнов водоотведения

* Незамкнутые схемы используются для отведения в водоем без очистки или после локальной очистки поверхностных сточных вод города и промышленного предприятия, а также условно чистых производственных сточных вод.

В зависимости от топографических и планировочных особенностей города незамкнутые схемы по начертанию в плане подразделяются на перпендикулярные, параллельные, веерные, радиальные, зонные.

Перпендикулярная схема - сточные воды кратчайшим путем направляются в водоем, это предполагает равномерный и умеренный уклон местности. Эта схема получила наибольшее распространение.

Параллельная и веерная схемы применяются при наличии крутого уклона местности к реке и дают возможность уменьшить максимальные скорости в трубопроводах, не прибегая к устройству многочисленных перепадных колодцев.

Радиальная схема используется при расположении города на возвышенности, охватываемой речной излучиной.

Схемы замкнутых (пересеченных) водоотводящих сетей:

а -- перпендикулярная; б-- параллельная; в -- веерная; г, д, е -- зонные; ж, з -- радиальные; 1-главный водоотводящий коллектор; 2-коллекторы бассейнов водо-отведения;3-граница обслуживаемого объекта; 4-очистные сооружения; 5 -насосная станция; 6- камера гашения напора

Зонная схема применяется при наличии прямого и обратного ската местности с водоразделом между ними. Водоотведение с обратного ската осуществляется с помощью насосных станций дождевой воды, снабженных бассейнами для усреднения расхода дождевых вод.

* Замкнутые (пересеченные) схемы отличаются от незамкнутых наличием главного (перехватывающего) коллектора и используются для отведения на городские очистные сооружения бытовых и загрязненных производственных сточных вод.

В зависимости от конкретных условий замкнутые схемы подразделяются на перпендикулярные, параллельные, веерные, зонные и радиальные. Области применения схем, показанных на рисунке, в целом аналогичны.

Зонные схемы применяются в городах со значительной разницей отметок поверхности земли, когда сточные воды из низко расположенной зоны (террасы) перекачиваются в верхнюю зону или непосредственно на очистные сооружения.

Перекачка сточных вод увеличивает эксплуатационные расходы, поэтому следует стремиться отводить самотеком воды на очистные сооружения даже с меньшей части городской территории.

Схема Г применяется при значительном отдалении очистных сооружений от города, а также при небольших расходах сточных вод в нижней зоне.

Схема Д целесообразна при значительных расходах сточных вод в нижней зоне и небольшом удалении очистных сооружений от города.

Схема Е целесообразна, когда территория городской застройки вытянута вдоль реки.

Радиальная схема (децентрализованная) применяется при сложном рельефе местности в больших городах, где исторически сложилась очистка сточных вод на двух (или более) очистных станциях.

Методы очистки сточных вод и обработки осадка

Методы для очистки сточных вод разделены на три группы:

1) механические;

2) физико-химические;

3)биологические.

Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание (дезинфекцию).

Механическая очистка производится для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.

Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание воды через решетки и сита.

Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, частицы которых имеют большую или меньшую плотность, чем плотность воды, применяют отстаивание.

Взвешенные частицы минерального происхождения, главным образом песка, выделяют из сточных вод путем осаждения в сооружениях, называемых песколовками.

Основную массу более мелкой взвеси, преимущественно органического характера, выделяют из сточных вод в отстойниках.

Вещества, более легкие, чем вода, -- жиры, масла, нефть, смолы и другие, всплывающие на поверхность вещества -- выделяются в сооружениях, называемых жироловушками, маслоуловителями, нефтеловушками и смолоуловителями. Эти сооружения применяются для очистки производственных сточных вод.

Для освобождения сточных вод от частиц очень мелкой суспензии, находящейся во взвешенном состоянии, применяют фильтрование сточных вод путем пропуска их через ткань (сетку) или слой зернистого материала, на поверхности и в толще которого задерживается выделяемая из сточных вод взвесь.

Механическую очистку применяют, когда достигаемое при ее применении освобождение сточных вод от загрязнений позволяет (по местным условиям и в соответствии с санитарными правилами) использовать осветленную воду для тех или иных производственных целей или спускать эти воды в водоем. В других случаях механическая очистка служит предварительно перед биологической очисткой,

Физико-химические методы очистки заключаются в том, что в очищаемую воду вводят какое-либо вещество -- реагент (коагулянт и флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, эти вещества способствуют более полному выделению нерастворенных примесей, коллоидов и части растворенных соединений и тем самым уменьшают их концентрацию в сточной воде; переводят растворимые соединения в нерастворимые или в растворимые, но безвредные; изменяют реакцию сточных вод, в частности нейтрализуют их; обесцвечивают окрашенную воду и пр.

Физико-химические методы чаще всего применяют при очистке производственных сточных вод.

Биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов и в растворе и являющихся для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от органических загрязнений.

Сооружения для биологической очистки сточных вод разделены на два основных типа:

1) сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;

2) сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.

Сооружения для биологической очистки в естественных условиях разделены на сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации), и на сооружения, представляющие собой водоемы (биопруды), заполненные протекающей очищаемой сточной водой.

В сооружениях первого типа питание кислородом идет за счет поглощения его микроорганизмами из воздуха.

В сооружениях второго типа питание кислородом идет за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.

Для биологической очистки сточных вод в искусственных условиях применяют аэротенки, биофильтры и аэрофильтры.

В этих сооружениях очистка протекает более интенсивно, чем на полях орошения, полях фильтрации и прудах, потому что искусственным путем создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.

При повышенных требованиях к степени очистки биологически очищенная вода подвергается доочистке. Наиболее широкое распространение в качестве сооружений для доочистки получили песчаные фильтры: двух- и многослойные, а также контактные осветлители, микрофильтры применяются реже.

Очистка от биогенных элементов. Биологически очищенная вода содержит аммонийный азот и фосфор, способствующие усиленному развитию водной растительности, последующее непременное отмирание которой приводит к вторичному загрязнению водоема.

Подсчитано, что 1 мг азота продуцирует 10 мг водной растительности, а 1 мг фосфора -- 115 мг.

Азот удаляют физико-химическими и биологическим методами. Фосфор удаляют химическим осаждением солями железа, алюминия, известью. Реагенты подают либо в сточную воду перед первичными отстойниками, либо в очищенный сток перед вторичными отстойниками, либо в аэротенк. Наиболее эффективным является последний вариант. Эффект удаления фосфора достигает 80%.

Дезинфекция очищенных сточных вод. Дезинфекцию сточных вод осуществляют теми же средствами, что и при очистке природных вод. Наиболее часто применяют хлорирование газообразным хлором, а на станциях пропускной способностью до 1000 м³/сутки используют хлорную известь.

Методы обработки осадка. При очистке сточных вод образуется осадок вследствие выпадения нерастворенных веществ в первичных отстойниках. Кроме того, в результате биологической очистки образуется большое количество осадка, который выделяется во вторичных отстойниках. Осадок состоит из твердых веществ, сильно разбавленных водой. В сыром состоянии при очистке бытовых и производственных вод этот осадок имеет неприятный запах и является опасным в санитарном отношении, так как содержат огромное количество бактерий и яиц гельминтов.

Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов (сбраживанию) и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях, К анаэробным сооружениям относятся септики, двухъярусные отстойники, метантенки.

Первые два типа сооружений выполняют одновременно две задачи:

1) выделение из сточных вод нерастворенных веществ путем отстаивания;

2) сбраживание образующегося осадка.

Метантенки предназначаются преимущественно для сбраживания осадка, реже они применяются для предварительной анаэробной очистки высококонцентрированных сточных вод.

Для уменьшения влажности осадка сточных вод и его объема служат иловые пруды (для небольших станций) и иловые площадки.

Для обезвоживания осадка применяются различные механические приемы: вакуум-фильтрация, фильтрпрессование, центрифугирование. Имеются эффективные аппараты по термической сушке и сжиганию осадков. Утилизация осадков в качестве органо-минерального удобрения и белково-витаминных добавок к рационам питания сельскохозяйственных животных также имеет важное значение.

В отдельных случаях при благоприятных местных условиях устраивают накопители осадка, выделяемого из производственных сточных вод.

При выборе метода очистки и обработки осадка сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий, а также места расположения и типов очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность и целесообразность промышленного использования очищенных сточных вод и осадка.

Схемы очистных станций

Сооружения для очистки сточных вод располагают таким образом, что вода проходит их последовательно, одно за другим. В сооружениях для механической очистки сначала выделяются наиболее тяжелые и наиболее крупные взвеси, а затем основные массы нерастворенных загрязнений; в последующих сооружениях для биологической очистки удаляются оставшиеся тонкие суспензии и коллоидальные и растворенные органические загрязнения, после чего производится обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Сооружения для обработки осадка располагаются также, в определенной последовательности. При наличии метантенков сырой осадок первичных отстойников сначала направляется в них для сбраживания, а затем поступает для обезвоживания на иловые площадки или на установку для механического обезвоживания. Обезвоженный осадок используется в качестве удобрения. При применении двухъярусных отстойников осадок из них направляют непосредственно на иловые площадки для подсушивания. Осадок из вторичных отстойников используется для активизации процесса биологической очистки сточных вод (циркулирующий активный ил), излишек же его (избыточный активный ил) сначала уплотняют, а потом направляют на утилизационную установку или в метантенки.

На слайде показана схема механической очистки бытовых сточных вод со следующим расположением сооружений:

- решетки для задержания крупных веществ органического и минерального происхождения;

- песколовки для выделения тяжелых минеральных загрязнений (главным образом песка);

- отстойники для выделения осаждающихся веществ (главным образом органических);

- хлораторная установка с контактными резервуарами, в которых происходит контакт осветленной воды с хлором с целью уничтожения болезнетворных бактерий. После дезинфекции вода может быть спущена в водоем.

Осадок из отстойников направляется непосредственно на иловые площадки для подсушивания или в метантенки для сбраживания; образующийся при этом газ используется для нужд очистной станции.

Сброженный осадок из метантенков направляется для обезвоживания на иловые площадки, или в иловые пруды (на небольших и средних станциях), или на вакуум-фильтры (на крупных станциях).

Обезвоженный осадок складывается в штабеля, откуда вывозится на поля для удобрения, а дренажная вода присоединяется к общему потоку сточной и подвергается дезинфекции. В зависимости от местных условий и объема очищаемых вод вместо отстойников и метантенков могут применяться двухъярусные отстойники, в которых операции осветления воды и сбраживания осадка совмещены в одном сооружении.

Схема химической очистки сточных вод аналогична схеме для механической очистки и отличается от нее только введением перед отстойником смесителя и реагентного хозяйства.

Из этих сооружений сточная вода поступает в смеситель, где к ней добавляется реагент для коагулирования. Из смесителя сточная вода направляется в отстойник для осветления. Сточная вода из отстойника выпускается или прямо в водоем, или сначала на фильтр для дополнительного осветления, а потом в водоем. Перед выпуском в водоем по требованию органов Госсанэпидемнадзора сточные воды могут быть подвергнуты дезинфекции.

Сооружения для обработки осадка -- такие же, как и при механической очистке сточных вод. Сбраживание осадка в метантенках производится при значительном (~50%) содержании в нем органических веществ.

На слайде показаны схемы биологической очистки сточных вод.

По схеме сточная вода, пройдя через решетки, поступает в песколовки и затем в отстойники для осветления и дегельминтизации, откуда она направляется на поля орошения или на поля фильтрации и затем в водоем. Осадок из отстойников обрабатывается та же, как и в предыдущих схемах.

По схеме, приведенной слайде, сточная вода сначала проходи через сооружения механической очистки и предварительной аэрации (преаэраторы), далее она поступает на биофильтры, а затем во вторичные отстойники для выделения из очищенной воды веществ, выносимых из биофильтров. Очистка заканчивается дезинфекцией сточных вод перед спуском в водоем. Осадок обрабатывается по одному из ранее приведенных вариантов.

По схеме, показанной на слайде, предварительная очистка сточной воды производится на решетках, в песколовках, преаэраторах и отстойниках. Последующая ее очистка производится в аэротенках с пневматической или механической аэрацией, затем во вторичных отстойниках и заканчивается дезинфекцией, после чего вода спускается в водоем. Осадок из первичных отстойников обрабатывается в метантенках и далее обезвоживается на иловых площадках или в вакуум-фильтрах. Активный ил из вторичных отстойников перекачивается в аэротенки (циркуляционный активный ил), а остальная его часть (избыточный активный ил) передается в преаэраторы и илоуплотнители. После илоуплотнителей ил поступает на утилизационную установку или в метантенки, где обрабатывается вместе с осадком первичных отстойников.