Проблемы водоснабжения малых населенных пунктов. Схема системы водоснабжения населенного пункта. Максимальный расход воды на час пожаротушения

Каждый населенный пункт нуждается в качественных и правильно спланированных водозаборных сооружениях, которые бы обеспечили водой всех местных жителей. Подобные очистные сооружения предназначены для проведения первоначальний очистки воды, набранной из первичного источника, после чего транспортирует ее в место потребления или хранения. Станции ХВО устанавливаются для улучшения первоначальных качеств воды и очистки таковой. За транспортировку и подачу воды отвечают водопроводные сети и водоотводы. Для хранения очищенной воды используются различные резервуары.

Так же в комплектацию подобных систем входят устройства для охлаждения и очистки. Стоит отметить, что в них включены, в том числе и устройства, отвечающие за очистку сточных вод. Все эти компоненты работают не прекращая, ежеминутно добывая и очищая воду. Именно поэтому каждый из этих элементов должен четко выполнять возложенные на него задачи, дабы весь механизм работал непрерывно и слаженно.

Классификация основных устройств

В современном быту человек встречает каждый день множество различных систем водоснабжения. Большинство из них подразделяются на определенные виды, исходя из таких признаков:

Опираясь на способ разделения воды и способ транспортировки. Их можно разделить также на комбинированные, децентрализованные и централизованные.
Основываясь на разновидностях обсуживаемых сооружений. Встречаются железнодорожные, сельскохозяйственные, промышленные, поселковые и городские.
Опираясь на объем используемой жидкости на предприятиях. Подразделяются на комбинированные, продувные, полузамкнутые, замкнутые, оборотные и с использованием воды.
Базируясь на показателях подачи жидкости. Выделяют комбинированные, напорные и самотечные.
Сформированные по территориальному признаку. Могут быть внутриплощадочными, внеплощадочными, способными обслуживать одновременно несколько объектов, районные, групповые и местные.
Исходя из источников природного происхождения. Встречаются устройства смешанного питания, которые выкачивают воду из источников подземного происхождения и те, которые берут жидкость из поверхностных источников.
По назначению. Встречаются сельскохозяйственные, производственные и противопожарные. При этом они одновременно могут быть объединенными и самостоятельными. Первый вид устройств встречается в случае, если это выгодно с экономической точки зрения, или к воде предъявлены определенные требования касательно ее качества.

Основные схемы и водоснабжения

Первый вариант

К первому типу схем относятся те, в основе которых лежит использование поверхностных источников. Из имеющегося источника вода забирается внутрь очистной системы при помощи одной из установленных станций. После обеззараживания и очистки жидкость попадает в заранее подготовленные резервуары. После этого при помощи насосов вода будет поставляться потребителям по системе трубопроводов. В течение суток подача воды будет не равномерной, если речь идет о городском водоснабжении, ведь ночью воду практически никто не использует, в отличие от раннего утра и позднего вечера. Если информация касается крупных предприятий, то после смен потребление воды практически равное нулю, в отличие от дневного времени. Стабильность работы подобных устройств обусловлено правильным проектированием, которое позволяет добиться равномерной производительности. Подъемные насосы второго уровня проектируются с учетом возможных изменений показателя производительности в течение суток. В этом случае объем подаваемой жидкости должен приблизительно равняться ее расходу.

Производительность

Показатели касательно производительности насосных устройств первого подъема должны быть больше минимальной отметки и одновременно меньше максимального показателя, относящегося к производительности насосов второго подъема. Станции насосов, относящиеся ко второму подъему в часы спокойствия (минимальной потребительской активности), поступают в очистные сооружения путем накапливания жидкости в отстойниках (резервуарах). В те часы, когда наблюдается максимальная потребительская активность среди населения, используется та жидкость, находящаяся в резервуарах, которые, по сути, являются регулирующими емкостями. Там же находится жидкость, используемая для личных нужд самих станций и случаев, где необходимо тушение пожаров.

Для регулирования расходов второго подъема и уровнем потребления используются водонапорные башни. Они представлены в виде специальных утепленных резервуаров, которые находятся на поверхности земли на специальных конструкциях – стволах. Высота будет напрямую зависеть от мощности необходимого для населения объема. Комплектация систем водоснабжения будет напрямую зависеть от типа источников водоснабжения и качества жидкости, содержащейся в нем. В случае необходимости некоторые элементы могут объединяться, а в некоторых может отсутствовать такая необходимость.

Второй вариант

Ко второму типу можно отнести схемы, которые предусматривают использование подземных источников. Для попадания жидкости внутрь системы используются колодцы трубчатого типа, в которых находятся насосы. В большинстве случаев устройство первого подъема совмещено с основным водопроводным сооружением, при этом очистных сооружений и вовсе нет. Но этот вариант возможен только в том случае, если качество подземных вод надлежащего уровня. Для достижения большего уровня безопасности, в каждой системе имеется несколько однотипных сооружений, том числе и резервное механическое и насосное оборудование. На большинстве схемах указываются лишь основное оборудование. Только таким образом можно добиться беспрерывной подачи очищенной жидкости потребителям.

Распределительные устройства и камеры переключения находятся между основными установками. Они отвечают за своевременное отключение и включение дополнительных устройств, оборудования и насосов. Также производится установка смотровых колодцев, которые позволяют отключать отдельные участки, находящиеся в общей сети и гидранты, которые используются во время пожаров. Для пересечения водопроводной системы мостов, автомобильных магистралей, железнодорожных путей и оврагов используется особая система прокладки труб, монтаж которых производится на дно глубоких траншей.

Основные источники

В этом случае могут быть использованы моря, озера, реки и некоторые подземные водоемы. Места расположения сооружений станции первого подъема и водозабора устанавливаются исключительно основываясь на санитарных показателях, таким образом, используя исключительно чистую воду. Если забор производится из реки, то используется тот же уровень, что и прохождение течения. При использовании подземных источников добиться наиболее высокого уровня воды (ее чистоты), можно путем использования подземных источников, которые расположены в нижних водоносных слоях. Это позволяет обустраивать систему в пределах пункта водоснабжения, чего нельзя делать при использовании рек и водоемов.

Такие системы можно обустраивать как вдалеке от населенных пунктов, так и в непосредственной близости от них. В первом случае возможно совмещение станций подъема первого и второго типа при условии, что они находятся в одном сооружении. Стоит обратить внимание, что речь идет не только об определенном объеме воды, который понадобится населению в течение суток, но и об определенном давлении – свободный напор подачи воды. За этот показатель отвечает вторая станция подъема и присутствующая поблизости водонапорная башня, которая используется в часы максимального потребления. Для сокращения высотности водонапорной башни возможна ее установка на возвышенной местности.

Практическое значение

В случае, если особой очистки вода не требует, можно существенно упростить общую систему водоснабжения. Теряется необходимость в присутствии не только очистных сооружений, но и дополнительных резервуарах и насосах второго подъема. От типа местности будет зависеть используемая схема водоснабжения. Если речь идет о горной местности, где источники чистой воды находятся на более высоком уровне, нежели населенные пункты, то вода будет пускаться на самотек, так как насосная станция или оборудование не понадобится. Районные и групповые водопроводы имеют важное практическое значение, при котором водоснабжение производится одновременно нескольких объектов (возможно различного назначения). Это дает возможность существенно сэкономить, так как обслуживание только одной системы в разы дешевле, чем одновременно нескольких. Стоит обратить внимание, что в этом случае надежность системы также будет выше.

Классификация систем водоснабжения

Все типы систем водоснабжения, которые используются в практических целях, можно классифицировать таким образом:

Исходя из назначения, системы подразделяются на: общие системы, снабжения железнодорожного транспорта, металлургических предприятий, электростанций, комбинатов химического назначения, производственные, сельскохозяйственные и коммунальные.
Исходя из целевого назначения разделяют на: противопожарные, поливочные, производственно-хозяйственные, противопожарно-хозяйственные и хозяйственно-питьевые.
Основываясь на типе используемых источников природного происхождения, делят системы на:

смешанные;
те, для которых используются артезианские источники;
поверхностные (местные озера и реки).

Исходя из способов подачи жидкости, делятся на гравитационные и те, при которых используются насосы для перекачки воды.

Категории

В зависимости от требований и прямого назначения, которые выдвигаются самими потребителями, возможна самостоятельная установка подобных систем, при этом все будет зависеть от экономических условий и желаемого качества воды. Для городов создается единая противопожарная и хозяйственная система, которая размещается на территории города. Если речь идет о промышленниках, для которых степень очистки воды особой роли не играет, возможна установка водопроводов производственного типа. Если неподалеку находятся несколько предприятий одного типа, то возможно использование системы объединенного типа. В каждом городе присутствует несколько небольших предприятий, которые не нуждаются в очищенной воде, но ради которых не имеет смысла проводить отдельную систему (низкий уровень потребления). В этом случае они подключаются к общей системе и используют очищенную воду наравне с остальным населением.

На территории большинства населенных пунктов (городов, поселков) существуют различные категории водопотребителей, предъявляющих, разнообразные требования к качеству и количеству потребляемой воды. В современных городских водопроводах расход воды на технологические нужды промышленности составляет в среднем около 40% всего объема, подаваемого в водопроводную сеть. Причем около 84% воды берется из поверхностных источников и 16%--из подземных.

Схема водоснабжения для городов с использованием поверхностных водоисточников представлена на рисунке. Вода поступает в водоприемник (оголовок) и по самотечным трубам 2 перетекает в береговой колодец 3, а из него насосной станцией первого подъема (HC-I) 4 подается в отстойники 5 и далее на фильтры 6 для очистки от загрязнений и обеззараживания. После очистной станции вода поступает в запасные резервуары

Схема водоснабжения населенного пункта

: 1 -- водоприемник; 2 -- самотечные трубы; 3 -- береговой колодец; 4 -- насосная станция I подъема; 5 -- отстойники; 6 -- фильтры; 7 -- запасные резервуары чистой воды; 8 -- насосная станция II подъема; 9 -- водоводы; 10 -- водонапорная башня; 11 -- магистральные трубопроводы; 12 -- распределительные трубопроводы; 13 -- ввод в здания; 14 -- водопотребители чистой воды 7, из которых она насосной станцией второго подъема (НС-П) 8 подается по водоводам 9 в напорно-регулирующее сооружение 10 (наземный или подземный резервуар, размещенный на естественном возвышении, водонапорная башня или гидропневматическая установка). Отсюда вода поступает по магистральным линиям 11 и распределительным трубам 12 водопроводной сети к вводам в здания 13 и потребителям 14.

Систему водоснабжения или проектирования обычно разделяют на две части: наружную и внутреннюю. К наружному водопроводу относят все сооружения для забора, очистки и распределения воды водопроводной сетью до вводов в здания. Внутренние водопроводы представляют собой совокупность устройств, обеспечивающих получение воды из наружной сети и подачу ее к водоразборным приборам, расположенным в здании.

Использование подземных водоисточников обычно позволяет обходиться без очистных сооружений. Вода подается непосредственно в запасные резервуары 2. При использовании подземных вод, а также при водоснабжении крупных городов может быть не один, а несколько источников

Схема водопровода при подземном водоисточнике

1 - артезианская скважина с насосом; 2 - запасной резервуар; 3 - НС-II; 4 - водонапорная башня; 5 - водопроводная сеть

водопитания, расположенных с разных сторон населенного пункта. Такое водоснабжение позволяет получить более равномерное распределение воды по сети и поступление ее к потребителям. Неравномерность водопотребления с увеличением численности населения в городах в значительной мере сглаживается, что позволяет обходиться без напорно-регулирующих сооружений. В этом случае вода от НС-П поступает непосредственно в трубы водопроводной сети.

Подача воды для целей пожаротушения в городах обеспечивается пожарными автомобилями от гидрантов, установленных на водопроводной сети. В небольших городах для подачи воды на тушение пожаров включают дополнительные насосы в НС-И, а в крупных городах пожарный расход составляет незначительную часть водопотребления, поэтому практически не оказывают влияния на режим работы водопровода.

В соответствии с современными нормами в населенных пунктах с числом жителей до 500 чел., которые располагаются в основном в сельской местности, должен устраиваться объединенный водопровод высокого давления, обеспечивающий хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды. Однако нередки случаи, когда сооружается только хозяйственно-питьевой водопровод, а на пожарные нужды воду подают передвижными насосами из водоемов и резервуаров, пополняемых от водопровода.

В малых населенных пунктах для хозяйственно-противопожарных нужд чаще всего устраиваются системы местного водоснабжения с забором воды из подземных источников (шахтных колодцев или скважин). В качестве водоподъемных устройств применяют центробежные и поршневые насосы, системы «Эрлифт», ветросиловые установки и др. Наиболее надежны и удобны в эксплуатации центробежные насосы. Что касается других водоподъемных устройств, то вследствие малой производительности они могут использоваться лишь для пополнения пожарных запасов воды в водоемах, резервуарах, водонапорных башнях.

Основной задачей, которая стоит перед проектировщиками систем водоснабжения, является рациональное использование ресурса, и его санитарная защищённость. В основном, воду потребляют: промышленность, сельское хозяйство и население.

И если во многих видах производств её можно использовать повторно, то для двух других категорий потребителей вода нужна питьевого качества. Проекты по водоснабжению поселка или города, разрабатываемые с учётом имеющихся источников и прочих местных условий, и призваны обеспечить необходимое качество и количество воды.

Вид источника водоснабжения, и что он определяет

В природе существует две , откуда человек может брать воду:

К первой относятся озёра, водохранилища и реки – то есть поверхностные источники пресной воды. В озёрах вода более чистая, меньше содержит взвешенных частиц и обладает большей степенью минерализации. В водохранилищах и реках вода более мягкая, содержит больше органических веществ, из-за чего уровень её цветности более высокий. В целом, качество воды в поверхностных источниках сильно колеблется в зависимости от сезона.

Ко второй категории относятся воды, добываемые из подземных водоносных горизонтов, а так же родников, самотёком выходящих на поверхность. Вода из таких источников имеет гораздо более высокое качество и ей не требуется глубокая очистка. Единственно, воды из наиболее глубоких известняковых слоёв, которые называют артезианскими, часто значительно обогащены железом и фтором.

На заметку: В таком случае, проект водоснабжения поселка или небольшого города, снабжающегося из артезианской скважины, предусматривает строительство станции, где вода должна очищаться на специальных установках.

От вида источника зависит структура всей системы водоснабжения: её технологическая схема (один из вариантов представлен на фото снизу), виды и количество входящих в неё сооружений, стабильность подачи воды, строительная цена и эксплуатационные расходы.

Главное, что должен обеспечить любой проект водоснабжения города, это:

Питьевое качество;
Необходимое количество;
Оптимальную мощность, не вредящую экологии водоёма;
Кратчайшее расстояние от источника до потребителя.

На заметку: Интенсивная эксплуатация подземных источников может нарушить естественную прочность глубоких слоёв грунта, да и мощностей их недостаточно, чтобы обеспечивать крупные населённые пункты. К тому же, добыча подземных вод – достаточно дорогое удовольствие, поэтому их применение ограничено.

Состав системы, начиная от водозабора

Для того чтобы снабдить население водой, необходимо построить целый комплекс, включающий в себя сооружения по забору, очистке и хранению ресурса, а так же его подачи к месту потребления.

Для того и разрабатываются проекты водоснабжения города, чтобы точно определить, сколько и каких именно сооружений требуется для эффективного снабжения. При этом, кроме вида источника учитываются ещё многие факторы, по которым, собственно, и осуществляется классификация таких систем.

К поверхностным источникам, которые имеют свою собственную классификацию, предъявляются совсем иные требования, нежели к подземным. Особое значение здесь имеют не только гидрогеологическая обстановка, но и геологические особенности местности.

Чтобы, к примеру, построить водозабор берегового типа, необходим крутой берег с плотным грунтом, превышающая десятиметровую отметку глубина, малое образование донных наносов.
Для русловых сооружений наоборот: нужен пологий берег с неустойчивым грунтом, и малая глубина источника — им небольшое количество наносов на дне не страшно.
В них могут проектироваться оголовки двух типов:
1. Первый тип призван только защитить и укрепить окончания самотечных трубопроводов, забирающих из источника воду.
2. Второй тип представляет собой камеру, принимающую воду. К ней присоединены концы труб, которые и берут воду из камеры.

Примечание: В большинстве случаев оголовки являются постоянно затопленными, но есть и незатопляемые варианты, или затопляемые только при высоком уровне воды.

Станции I и II подъёма

Водозабор является первым в цепочке сооружений водоснабжающей системы. Второй идёт станция I подъёма – если она, как в случае с подземным источником, не совмещается с водозабором.

Эта станция может осущетсвлять подачу воды по трём схемам:

Непосредственно на точки потребления — то есть, без предварительной очистки;
В накопительные резервуары;
На очистные сооружения.

Непосредственно в потребительскую сеть вода подаётся станцией II подъёма — с помощью насосов, которые, в зависимости от объёма накопительной ёмкости могут работать ступенчато или равномерно. Тут всё зависит от режима потребления ресурса, исходя из графика выбирается и схема подачи.

Всего может быть три варианта организации сети:

С водонапорной башней , которая обычно располагается в начале сети. При такой схеме станцию рассчитывают на средний расход. Суть её работы такова: при минимальном потреблении вода накапливается в ёмкости с тем, чтобы в часы пик можно было поддерживать максимальный объём подачи.

С применением контрезервуара . Он, наоборот, выносится за пределы сети — такие схемы чаще всего используют при проектировании или при их совмещении с хозяйственно-питьевыми;

Безбашенный. Так как в этой схеме нет аккумулирующей напор ёмкости, ей требуется большее число насосов. Их количество рассчитывают путём деления максимального расхода по графику, на максимальную подачу одного агрегата.

Вариант с водонапорной башней встречается наиболее часто, так как это сооружение лучше всего обеспечивает стабильную работу сети. А так же, что немаловажно, башня позволяет уменьшить диаметр магистрального трубопровода – а соответственно, и её общую стоимость.

На поселковых водопроводах могут устанавливаться металлические башни. В более крупных населённых пунктах это чаще всего кирпичное сооружение в виде многогранного либо цилиндрического ствола, или железобетонное — в виде бака или стакана.

Более подробно с возможными схемами подачи воды вас ознакомит видео в этой статье.

Особенности устройства наружной сети

Комплекс сооружений, позволяющий доставить воду от источника до конечного потребителя, называют наружной системой водоснабжения.

Основные требования, которые к ней предъявляются, это:

Экономичность;
Экологическая надёжность;
Бесперебойность работы с учётом роста потребления ресурса;
Обеспечение питьевого качества и необходимого напора воды.

Сеть состоит из магистрального и распределительного трубопроводов: первый осуществляет транспортировку воды в жилые кварталы и микрорайоны, второй – к пожарным гидрантам.

По конфигурации сеть может быть:

Тупиковой — то есть, с разветвлённой структурой;

Кольцевой (с замкнутым контуром).

На заметку: Кольцевая сеть более надёжна, поэтому для обеспечения водой населённых пунктов чаще всего проектируют именно этот вариант. При этом прокладка трассы должна осуществляться кратчайшим путём и по наиболее возвышенным точкам в рельефе.

Состав трубопроводов

Естественно, основным материалом для магистралей являются трубы. Варианты могут быть разными, на выбор влияют климатические и гидрогеологические условия местности, сейсмичность, расчётные нагрузки и гидростатическое давление.

Небольшая инструкция по видам труб представлена в таблице:

Разновидность труб	Условия применения
	Благодаря долговечности сплава, чугунные трубы очень широко применяются для прокладки наружных трубопроводов. Минус их заключается в том, что они плохо противостоят динамическим нагрузкам.
	В отличие от металлических труб, асбоцементные абсолютно не поддаются коррозии. К достоинствам можно отнести высокую прочность и низкую теплопроводность. Минус тот же, что и у чугуна – низкая сопротивляемость нагрузкам динамического характера.
	ЖБ трубы имеют высокую прочность и самый большой диапазон диаметров. Поэтому их чаще всего используют для прокладки трубопроводов высокого давления.
	и прочны, и легки, и имеют высокую коррозионную устойчивость. Недостаток один – высокий коэффициент линейного расширения.
	В стальных трубах объединены все достоинства вышеперечисленных вариантов. Высокая подверженность коррозии компенсируется нанесением цинкового или другого вида покрытий.

Кроме непосредственно труб, магистрали оснащаются разного рода арматурой:

Запорно-регулирующей (вентили и задвижки);
Предохранительной (обратные и редукционные клапаны, воздушные вантузы);
Водоразборной (колонки, выпуски, гидранты);
Компенсаторами.

В сети так же проектируются колодцы и камеры, в которых эта самая арматура и устанавливается. В основном, их стоят из монолитного или сборного железобетона.

Защиту трубопроводов от динамических нагрузок может обеспечить только правильная глубина заложения.
Низ трубы обязательно должен находиться дальше отметки промерзания грунта, а её верх должен быть закрыт минимум метровым слоем земли.

В местах поворотов и разветвлений трубопроводов, на них монтируют фасонные части, а для защиты от внутреннего давления, в этих местах устанавливают специальные упоры.
В тех местах, где магистраль пересекается с автомобильной или железной дорогой, прокладку труб осуществляют в путепроводах, либо под насыпями в водопропускных трубах.

Как вариант, предусматривается футляр в виде другой трубы, диаметр которой на 30 см больше тубы водопроводной.

Подготовка воды

Крайне редко вода изначально имеет хорошее качество и не требует дополнительной очистки. Чаще всего анализы показывают, что использовать воду для питья можно только после проведения комплексных мероприятий по очистке.

Кроме качества воды в самом источнике, на выбор способов очистки влияют местные условия, назначение водопроводной сети, экономическая целесообразность и производительность очистной станции.

Перечень методов очистки выглядит примерно так:

Заключение

Организация систем водоснабжения является довольно сложным и ответственным процессом, и учесть все требования и нюансы может только грамотно разработанный проект. В случае ошибок в нём, либо неправильной эксплуатации систем, трубопроводы становятся постоянными источниками переувлажнения грунта.

Это приводит к его просадке не только под водопроводной магистралью, но и под другими, близко расположенными коммуникациями и сооружениями — чего никак нельзя допускать.

Пособие по проектированию водоснабжения (и канализации), сети которых прокладываются в сложных геологических условиях, поможет обеспечить эксплуатационную надёжность систем, основными критериями которой является способность трубопроводов деформироваться без потери транспортируемого ресурса. Если утечка всё же произошла, важно иметь возможность быстро получить об этом информацию, а воду своевременно собрать и отвести в ливневую канализацию.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет

Имени Т.Ф. Горбачёва»

Кафедра СК и ВВ

Водоснабжение и водоотведение малых населённых пунктов

Выполнила: ст. гр. ВВ-091

Ю.А. Надымов

Проверил преподаватель:

Н.А. Зайцева

Кемерово2013

Исходные данные:

Введение

1. Расчёт сетей водоснабжения

2. Расчет сетей водоотведения

3. Расчет очистных сооружений

4. Техника безопасности

5. Охрана окружающей среды

Список литературы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

водоснабжение водоотведение очистной сооружение

Область: Кемеровская

Степень благоустройства: ВКВЦ;

Количество коттеджей: 10 шт;

Коттеджи двухквартирные: 4 человек в одном коттедже;

Глубина промерзания грунтов: 2,2 м;

Сельских домов:5;

Количество жителей в сельских домах:20.

Введение

Водоснабжению и водоотведению подлежит малый населенный пункт, расположенный в Кемеровской области с численностью населения во всех коттеджах 184 человека.

Системой водоснабжения называется комплекс сооружений, осуществляющий задачи водоснабжения, т.е. получения воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подача потребителям.

Система подачи и распределения воды - это комплекс водопроводных сооружений, включающий насосные станции, сети, водоводы и напорные регулирующие емкости.

Водоотведение - это комплекс инженерных сооружений и мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление сточных вод за пределы населенных пунктов, их очистку и обеззараживание.

Забор воды производится из артезианской скважины. Эти скважины обладают значительной глубиной. Для артезианской скважины необходимо устанавливать несколько труб. Стандартный вариант - установка обсадной трубы 133 мм, которая идёт до водоносного известняка. Эта обсадная труба блокирует верховодку и более глубокие грунтовые воды.

Вторая труба - это пластиковая,125 мм в диаметре, которая идёт непосредственно от отверстия в пористом водоносном известняке. В эту трубу устанавливают глубинный погружной насос. Если глубина артезианской скважины весьма значительная - 200-250 метров, то в этом случае необходимо делать телескопическую скважину - то есть первые примерно 70 метров идёт самая большая труба - 159 мм, затем идёт более узкая, потом ещё более узкая, и в конце - пластиковая труба, 125 мм в диаметре.

Цель данного проекта водоснабжение осуществляется из водозаборной скважины. Водоотведение сточных вод осуществляется на очистные сооружения за пределы населенного пункта по закрытым подземным трубопроводам. План посёлка и расположение трубопроводов приведено в приложении 1, экспликация зданий и сооружений приведены в приложении 2.

1. Расчёт сетей водоснабжения

1 . Суточные расходы воды:

Расчетное число жителей во всех коттеджах, чел.:

где а - число коттеджей, шт, в - число жителей в коттедже, чел.

N р = 8+4·22=184 чел.

Суточный расход воды на хозяйственно питьевые нужды:

,

где - коэффициент суточной неравномерности водопотребления, равный 1,3, (СНиП);

- удельное водопотребление, принимаемое по СНиП таб.1, 350 л/с;

1,15 - неучтенные расходы;

Суточный расход на сельские дома из колонки:

где 30, норма воды на одного жителя сельского дома;

Суточный расход воды на поливочные нужды,:

,

где - удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление воды на поливку в расчете на одного жителя, принятое равное 50-90.

.

Суточное потребление воды в населенном пункте, :

.

2. Определение расчётных расходов воды на час максимального вод о потребления:

Коэффициент часовой неравномерности:

,

где - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий и другие местные условия, принят равным 1,2;

- коэффициент, учитывающий общее количество жителей в населенном пункте, принят равным 3,5.

Расчетный расход воды на час максимального водопотребления:

Расчетный расход воды в населенном пункте, :

,

где - часовой расход воды в населенном пункте, соответствующий максимальному проценту часового водопотребления, .

,

.

Расчетный расход воды на час пожаротушения, совпадающий с часом максимального водопотребления,

,

где - расход воды на наружное пожаротушение населенном пункте на один пожар, принят равным 5;

- количество пожаров в населенном пункте, принято равным 1;

- расход воды на внутренне пожаротушение, принят равным из расчета две струи по 2,5 каждая.

.

Максимальный расход воды на час пожаротушения, :

,

Табл. 1

Водопотребление по часам суток

Профиль сетей водоснабжения представлен в приложении 3,4. Деталировка водопроводной сети представлена в приложении 10, к деталировке прилагается лист со спецификацией.

2. Расчет сетей водоотведения

Среднесуточный расход воды от жилых кварталов, :

,

где - число жителей в коттеджах, равное 160чел, расчет см выше;

n - норма водоотведения на одного человека, равная 350.

.

Среднечасовой расход воды, :

Средне секундный расход воды, :

.

Максимально-суточный расход воды от жилых кварталов,:

,

где - коэффициент суточной не равномерности поступления сточных вод в сеть, принят равным 1,3.

,

Максимально-часовой расход воды, :

,

где - общий коэффициент расхода, принятый равным 2,5(табл.2).

.

Максимально-секундный расход воды, :

.

Максимально-секундный расход на один коттедж,:

,

где n - число коттеджей, равное 8, расчет см выше.

.

Продольные профили водоотводящих сетей представлены в приложениях 2,5,7,8.

Табл. 2

Гидравлический расчёт канализации

№ участка

Расчётный расход

Длина уч-ка, L, м

Уклон трубопровода, i

падение отметки, i*l

Уклон земли, i

Диаметр, d

Слой воды в трубе, Н

Скорость,V

глубина заложения

пов-ть земли

пов-ть лотка

пов-ть земли

пов-ть лотка

приток 18-17

приток 21-22

приток 24-25

приток 27-28

приток 30-31

главный коллектор

приток 4-5

приток 7-8

приток 11-10

приток 13-14

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Расчет очистных сооружений

Площадку очистных сооружений сточных вод надлежит располагать, как правило, с подветренной стороны для господствующих ветров теплого периода года по отношению к жилой застройке и ниже населенного пункта по течению водотока.

Состав сооружений следует выбирать в зависимости от характеристики и количества сточных вод, поступающих на очистку, требуемой степени их очистки, метода обработки осадка и местных условий.

Очистные сооружения подбираем по типовому проекту ТП 902-03--1.

Блок емкостей который состоит из аэротенка, отстойник, контактный резервуар, приемная камера. Избыточный активный ил из аэротенка отводится на иловые площадки.

Аэротенк.

Аэротенки различных типов следует применять для биологической очистки городских и производственных сточных вод. В процессе биологической очистки сточной жидкости в аэротенках растворенные органические вещества, а так же не осаждающиеся мелкодисперсные и коллоидные фазы переходят в активный ил, вызывая прирост биомассы ила. Вновь образованный активный ил отделяется от воды только вместе с исходным илом. Количество ила в аэротенках поддерживается в определенных пределах, и, следовательно, увеличение биомассы и ее вынос из аэротенка неизбежен. Вместимость аэротенков необходимо определять по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока. Расход циркулирующего активного ила при расчете вместимости аэротенков без регенераторов и вторичных отстойников не учитывается.

С учетом того, что данный проект ориентирован на скорое развитие поселка и как следствие увеличение поступающих на очистные сооружения сточных вод, принимаем типовой аэротенк производительностью до 100 м 3 /сут, прямоугольный в плане, размерами 3 принимаем по типовому проекту ТП 902-03-1 аэротенка.

Отстойник

Вторичный отстойник предусмотрен для окончательного осветления сточных вод и для осаждения активного ила после аэротенка. Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после аэротенка.

Принят отстойник по ТП 902-03-1 прямоугольный в плане 3м.

Контактный резервуар

В Контактных резервуарах осуществляется контакт хлора с водой для дезинфекции сточных вод равный 30 минут. Контактные резервуары предназначены для обеспечения расчетной продолжительности контакта очищенных сточных вод с хлором или гипохлоритом натрия, их следует проектировать как первичные отстойники без скребков; число резервуаров принимается не менее 2.

Принимаем 1 контактный резервуар по ТП 902-03-1 с рабочей высотой 1,5 м.

Иловые площадки

Предназначены для обезвоживания и сушки осадка. Иловые площадки бывают с естественным основанием (с дренажем или без дренажа), с поверхностным отводом воды.

Иловые площадки на естественном основании без дренажа применяют в тех случаях, когда почва обладает хорошей фильтрующей способностью (песок, супесь), уровень грунтовых вод находится на глубине не менее 1,5м от поверхности карты, и просачивающиеся дренажные воды можно выпускать в грунт по санитарным условиям. При меньшей глубине залегания грунтовых вод предусматривают понижение их уровня.

На малых очистных станциях в целях удобства эксплуатации ширину отдельных карт принимают не более 10м . Размеры карт следует назначать с учетом размещения осадка, выпускаемого за один раз при толщине слоя летом 0,25-0.3м и зимой 0,5м . Высота карты на 0,3м выше рабочего уровня.

Осадок распределяется по картам с помощью труб или деревянных лотков, укладываемых по большей части в теле разделительного валика с уклоном 0,01-0,03 и снабжаемых выпусками.

Иловые площадки необходимо своевременно освобождать от подсушенного осадка. На малых очистных станциях осадок вручную погружают в машины и отвозят для использования его в качестве удобрения в ближайшие колхозы и совхозы в зимнее время замерзший осадок раскалывают специальными машинами на отдельные глыбы, которые вывозят затем на колхозные поля.

Общую площадь иловых площадок определяем с учетом числа жителей во всех коттеджах:

Согласно п. 6.391 СНиП 2.04.03-85 принимаем:

Рабочую глубину карт 0,8м , высоту оградительных валиков - на 0,3м выше рабочего уровня;

Ширину валиков поверху - 0,7м ;

При использовании механизмов для ремонта земляных валиков 1,8-2м ;

Уклон дна разводящих труб или лотков - по расчету, но не менее 0,01.

4. Техника безопасности

Открытые емкостные сооружения, если их стенки возвышаются над спланированной территорией менее, чем на 0.6м , ограждаются по внешнему периметру. Канал шириной до 0.8м , подводящие и отводящие сточную жидкость, перекрывают съемными деревянными, или бетонными щитами. При ширине более 0.8м вместо щитов можно использовать ограждения. Заглубленные помещения сообщаются с наземной частью выходами из зданий по открытым лестницам, шириной не менее 0.7м и углом наклон не более 45°.

Автоматическое и телемеханическое управление сооружениями должно дублироваться ручным управлением, обеспечивающим безопасную эксплуатацию в случае выхода из строя автоматики. Отбор проб воды, или осадка (шлама) в открытых сооружениях должен осуществляться с рабочих площадок, которые ограждаются в соответствии с требованиями техники безопасности. При отборе проб нельзя перегибаться через перила Удаление плавающих веществ с поверхности и очистку водосливов и сборных лотков отстойников необходимо проводить специальными приспособлениями.

Для открывания или закрывания расположенных в колодцах задвижек (выпуск ила и т.д.) необходимо пользоваться штангой-вилкой. Там, где есть возможность, нужно устанавливать выносные штурвалы, задвижки дистанционного управления, и др. устройства, исключающие необходимость нахождения обслуживающего персонала в колодцах.

Запрещается выходить за ограждения и ходить по стенкам каналов аэротенков, бортам отстойников и трубопроводам. Снимать слой загрязнения с отстойников следует только с огражденных продольных каналов и с поверхности, используя специальные приспособления. Запрещается облокачиваться на ограждающие перила.

Высота заградительных валиков должна быть не более 1м , ширина по верху - не менее 0.7м . Контрольные колодцы на закрытой дренажной сети должны возвышаться над поверхностью земли более, чем на 0.25м .

На каждом рабочем посту должен иметься бак с питьевой водой, умывальник, мыло, полотенце, запасные рукавицы и необходимый комплект инструментов. Нельзя использовать для питьевых целей фунтовую и дренажную воду. У дежурного персонала в ночное время должны иметься аккумуляторные фонари.

Персонал, занятый на полях орошения, в том числе и сезонные рабочие, после окончания смены должны принять душ.

К работе, связанной со спуском в колодцы, допускается бригада не менее трех человек: один для работы в колодце, второй для работы на поверхности и третий для наблюдения и оказания помощи в случае необходимости, работающему в колодце. Из состава бригады выделяется ответственное лицо. Рабочие должны иметь предохранительные и защитные приспособления: предохранительные пояса с веревками, проверенные на разрыв при нагрузке 2-10 4 кН/м 2 ; изолирующие противогазы со шлангом ПШ-1 или ГГШ-2 длиной на 2м больше глубины колодца, но не более 12м ; две бензиновые лампы ЛБВК; аккумуляторные фонари напряжением не выше 12В; ручной вентилятор; крючки и ломы; оградительные приспособления.

5. Охрана окружающей среды

Загрязнение водоемов происходит как естественным, так и искусственным путем. Загрязнения поступают с дождевыми водами, в результате спуска в водоем сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий, образуются в процессе развития и отмирания животных и растительных организмов, находящихся в водоеме.

Эрозия почв способствует значительному заилению водоемов. Особенно интенсивно в результате эрозии заиляются водохранилища. Процесс эрозии влияет и на режим стока. Снижение полезного грунтового стока, обусловленное эрозией, ведет к усилению паводков и снижению меженных расходов.

Загрязнение природных водоемов происходит не только в результате сброса сточных вод, но и в результате других видов хозяйственной деятельности людей. На водоемах, используемых для целей водоснабжения, запрещается молевой сплав леса. Серьезное загрязнение водоемов происходит в результате утечки нефтепродуктов, масел и т.п., перевозимых водным транспортом, или аварий нефтеналивных судов и неорганизованного сброса судами всех видов загрязнений. Поступление в водоемы вредных для здоровья людей веществ может происходить в результате смыва с полей различных удобрений и ядохимикатов.

Зона санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения представляет собой специально выделенную территорию, охватывающую используемый водоем и частично бассейн его питания. На этой территории устанавливается режим, обеспечивающий надежную защиту источника водоснабжения от загрязнений и сохранение требуемых санитарных качеств воды.

Список литературы

СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения". Госстрой СССР. М: Стройиздат, 1985.

Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М: Стройиздат, 1982.

Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. М.: Стройиздат, 1973.

СНиП 2.04.03-85 "Канализация. Наружные сети и сооружения". М., ЦИТП,1986.

Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского. Справочное пособие. 4-е изд. М.: Стройиздат, 1974.

Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Изд. 3-е,перераб. и доп. М.: АСВ, 2004.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Характеристика населенного пункта и его природно-климатические условия. Производительность очистных сооружений поверхностного и подземного источника. Обоснование выбора схемы водоснабжения и водоотведения населенного пункта в период чрезвычайной ситуации.

курсовая работа , добавлен 11.10.2013

Составление водного баланса населенного пункта, определение систем водоотведения. Выбор источников и разработка схемы водоснабжения. Выбор методов очистки сточных вод и расчет сооружений. Технико-экономическая и экологическая оценка разработанных схем.

курсовая работа , добавлен 06.01.2015

Общие сведения о населенном пункте. Предварительные расчеты проекта, схема планировки, планировка застройки населенного пункта. Инженерное оборудование, экология и охрана окружающей среды населенного пункта. Технико - экономическая оценка проекта.

курсовая работа , добавлен 20.02.2010

Расчет максимального суточного водопотребления населенного пункта на хозяйственно-питьевые нужды, производительности и напора насосов подъёма и ёмкости бака водонапорной башни. Гидравлический расчёт и деталировка сети, график пьезометрических линий.

курсовая работа , добавлен 21.06.2011

Определение объемов водопотребления населенного пункта, а также режима работы насосной станции. Расчет водопроводной сети данного города. Гидравлический и геодезический расчет канализационной сети. Выбор технологической схемы и оборудования очистки.

дипломная работа , добавлен 07.07.2015

Анализ состояния населенного пункта. Расчет количества жилых домов и квартир по срокам строительства. Создание генерального плана села Новое. Расчет перспективной численности населения и площади жилого фонда. Расчет культурно-бытового строительства.

курсовая работа , добавлен 04.05.2010

Анализ основанных способов определения расчетных секундных расходов воды. Знакомство с особенностями проведения расчета системы водоснабжения населенного пункта и железнодорожной станции. Рассмотрение проблем деления расчетных суточных расходов воды.

контрольная работа , добавлен 05.06.2014

Определение расходов сточных вод по кварталам города и расчетных расходов. Выбор системы и схемы водоотведения. Гидравлический расчет и составление продольного профиля главного коллектора. Принципы расчета и проектирования водоотводящей сети водостоков.

реферат , добавлен 07.01.2013

Характеристика населенного пункта, плотности населения. Определение расхода воды на хозяйственно–питьевые нужды населения, на поливку улиц и зеленых растений. Расчет напора сети, пожарных гидрантов, диаметра труб. Деталировка колец водопроводной сети.

курсовая работа , добавлен 03.07.2015

Хозяйственно-бытовая сеть К1 промышленного предприятия: определение расчетных расходов, гидравлический расчет канализационного коллектора. Дождевая сеть К2 промышленного предприятия: трассировка сети. Гидравлический расчет очистных сооружений отстойника.

Ключевые слова

БЫТОВЫЕ CТОЧНЫЕ ВОДЫ / ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ / РЕКОНСТРУКЦИЯ / БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ / ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА / БИОЛОГИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА (БПК) / АЗОТ / ФОСФОР / РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ВОДОЕМ / ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) / ДООЧИСТКА / ЗЕРНИСТЫЙ ФИЛЬТР / DOMESTIC WASTEWATER / TREATMENT EFFICIENCY / RECONSTRUCTION / BIOLOGICAL WASTE TREATMENT FACILITIES / SUSPENDED SOLIDS / BIOLOGICAL OXYGEN DEMAND (BOD) / NITROGEN / PHOSPHORUS / A FISHERY BASIN / MAXIMUM ALLOWABLE CONCENTRATIONS (MAC) / TERTIARY TREATMENT / GRANULAR FILTER

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы - Зверева С.М., Бартова Л.В.

В настоящее время повсеместно функционирует множество малых населенных пунктов, отдаленных от централизованных систем водоотведения, с собственными биологическими очистными сооружениями . В последние годы в связи с ужесточением требований к сбросу сточных вод в водоемы не все действующие очистные установки могут обеспечить требуемую степень очистки. Концентрации сточных вод на выпусках в водоемы превышают предельно допустимые по нескольким показателям: БПК, содержание взвешенных веществ , концентрации соединений азота и фосфора . В связи с этим в настоящее время совершенствование технологии очистки бытовых сточных вод с небольшими расходами является весьма актуальным. Проанализированы способы улучшения качества очистки бытовых сточных вод по проблемным компонентам. Технология развивается в двух основных направлениях: совершенствование биологической очистки и доочистка биологически очищенных сточных вод. Биотехнология является самой экологически чистой. Тем не менее ее реализация связана с дополнительными крупными энергозатратами, а также с необходимостью строгого соблюдения оптимального режима процесса, что на малых очистных установках обеспечить довольно сложно. Более рациональным решением в таких условиях является доочистка биологически очищенных сточных вод на зернистых фильтрах с предварительной обработкой коагулянтом. Предложен вариант реконструкции канализационных очистных сооружений конкретного объекта детского образовательного комплекса в Пермском крае. Рекомендовано существующий блок биологической очистки изменению не подвергать, для снижения концентраций примесей предусмотреть стадию доочистки сточных вод. Блок доочистки включает в себя песчаный фильтр, а также реагентное хозяйство для приготовления раствора сернокислого алюминия. Предложенная схема позволит обеспечить очистку сточных вод до ПДК сброса в рыбохозяйственный водоем .

Текст научной работы на тему «Развитие технологии очистки сточных вод малых населенных пунктов»

Зверева С.М., Бартова Л.В. Развитие технологии очистки сточных вод малых населенных пунктов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2017. -Т. 8, № 2. - С. 64-74. DOI: 10.15593/2224-9826/2017.2.06

Zvereva S.M., Bartova L.V. Developing wastewater treatment technologies for small agglomerations. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Construction and Architecture. 2017. Vol. 8, no. 2. Pp. 64-74. DOI: 10.15593/2224-9826/2017.2.06

ВЕСТНИК ПНИПУ. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА Т. 8, № 2, 2017 PNRPU BULLETIN. CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2017.2.06 УДК 628.32

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАЛЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

С.М. Зверева, Л.В. Бартова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

АННОТАЦИЯ

Ключевые слова:

бытовые сточные воды, эффективность очистки, реконструкция, биологические очистные сооружения, взвешенные вещества, биологическое потребление кислорода (БПК), азот, фосфор, рыбохозяйственный водоем, предельно допустимые концентрации (ПДК), доочистка, зернистый фильтр

Проанализированы способы улучшения качества очистки бытовых сточных вод по проблемным компонентам. Технология развивается в двух основных направлениях: совершенствование биологической очистки и доочистка биологически очищенных сточных вод. Биотехнология является самой экологически чистой. Тем не менее ее реализация связана с дополнительными крупными энергозатратами, а также с необходимостью строгого соблюдения оптимального режима процесса, что на малых очистных установках обеспечить довольно сложно. Более рациональным решением в таких условиях является доочистка биологически очищенных сточных вод на зернистых фильтрах с предварительной обработкой коагулянтом.

Предложен вариант реконструкции канализационных очистных сооружений конкретного объекта - детского образовательного комплекса в Пермском крае. Рекомендовано существующий блок биологической очистки изменению не подвергать, для снижения концентраций примесей - предусмотреть стадию доочистки сточных вод. Блок до-очистки включает в себя песчаный фильтр, а также реагентное хозяйство для приготовления раствора сернокислого алюминия. Предложенная схема позволит обеспечить очистку сточных вод до ПДК сброса в рыбохозяйственный водоем.

Зверева Светлана Михайловна - магистрант, e-mail: [email protected].

Бартова Людмила Васильевна - кандидат технических наук, доцент, e-mail: [email protected].

Svetlana M. Zvereva - Master Student, e-mail: [email protected].

Ludmila V. Bartova - Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, e-mail: [email protected].

DEVELOPING WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGIES FOR SMALL AGGLOMERATIONS

S.M. Zvereva, L.V. Bartova

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

We analyzed the ways enabling the improvement of the quality of domestic wastewater treatment regarding the problematic components. The technology is developing in two aspects which are the improvement of biological treatment and tertiary treatment of secondary effluents. Actually, biotechnology is supposed to be the most environmentally friendly. However, its implementation is associated with additional energy costs as well as a strict compliance with an optimal process conditions which are rather difficult to achieve at small treatment plants. The tertiary treatment of biologically treated water granular filters with a coagulant processing seems to be a more efficient solution.

A project of reconstructing the sewage treatment facilities of a particular building (the educational center for children in Perm Krai) is offered. The authors suggest providing a stage of tertiary wastewater treatment to reduce the concentrations of impurities; the existing biological treatment unit is not to be changed. The tertiary wastewater treatment unit comprises a sand filter as well as a chemical section for preparing the solution of aluminium sulphate. The proposed method will make it possible to treat the wastewater so that it complies with the MAC level and discharge this water into a fishery basin.

В последние 15-20 лет в России получили развитие малые населенные пункты: коттеджные поселки, базы отдыха, детские учебно-оздоровительные центры и др. Эти объекты, как правило, отдалены от централизованных систем водоотведения; для них построены собственные канализационные очистные сооружения. В большинстве своем сооружения до настоящего времени не подверглись серьезному физическому износу и функционируют в соответствии с проектом. Проектирование, строительство и эксплуатация сооружений велись в основном исходя из требований, предъявляемых к сбросу сточных вод в водоемы культурно-бытового назначения. С 2001 г. основным документом, регламентирующим условия спуска очищенных сточных вод в водоемы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, является СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». До последнего времени на большинстве очистных станций ПДК на выпуске в водоем обеспечивались, так как большая часть водоемов законодательно относилась к этой категории.

В последние годы власти многих регионов страны, в том числе Пермского края, перевели значительную часть водоемов из категории культурно-бытовых в категорию рыбохо-зяйственных. Основным нормативным документом, регламентирующим требования для спуска очищенных сточных вод в водоем рыбохозяйственного назначения, является приказ Росрыболовство № 20 18-01-2010 «Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяй-ственного значения, в том числе нормативов ПДК вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения».

В связи с изменением категорий водоемов ужесточились требования на сброс сточных вод, поэтому фактические концентрации очищенных сточных вод стали превышать предельно

domestic wastewater, treatment efficiency, reconstruction, biological waste treatment facilities, suspended solids, biological oxygen demand (BOD), nitrogen, phosphorus, a fishery basin, maximum allowable concentrations (MAC), tertiary treatment, a granular filter

допустимые по показателям: БПК, содержание взвешенных веществ, концентрация соединений азота и фосфора. Для многих очистных станций актуальным стал вопрос реконструкции существующих сооружений. В частности, на кафедру «Теплоснабжение, вентиляция и водоснабжение, водоотведение» Пермского национального исследовательского политехнического университета с этим вопросом обратилась администрация одного из детских образовательных учреждений Пермского края. Детский образовательный комплекс (ДОК) предназначен для обучения 1000 детей. Комплекс территориально изолирован от централизованной канализации и имеет свои очистные сооружения производительностью 100 м /сут.

В таблице приведены предельно допустимые концентрации сточных вод, обычно назначаемые при сбросе в водоемы культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения, а также фактические концентрации сточных вод исследуемого объекта - ДОК.

ПДК сточных вод на выпусках в водоемы и фактические концентрации очищенных сточных вод ДОК

MAC of wastewater to be discharged into water bodies and actual concentrations of the treated wastewater from the educational center for children

Основные показатели состава сточных вод Единицы измерения ПДК на выпуске сточных вод в водоем Фактические концентрации очищенных сточных вод ДОК

культурно-бытового назначения рыбохозяйственного назначения

БПК20 мг/л 6 3 5-6

Азот аммонийных солей N-NH4* мг/л 2 0,39 0,4-0,5

Фосфаты мг/л - 0,2 1,5-2

Процесс очистки сточных вод образовательного комплекса осуществляется по следующей схеме. Сточные воды в самотечном режиме поступают в приемный резервуар, оттуда погружными насосами равномерно перекачиваются на биологическую очистку в аэ-ротенк-вытеснитель. В аэротенке предусмотрены две функциональные зоны: аноксидная и аэробная. Отделение активного ила от очищаемой воды осуществляется во вторичных вертикальных отстойниках. Циркуляционный активный ил из приямков вторичных отстойников эрлифтами постоянно подается в аноксидную зону; туда же подается водно-иловая смесь из конца аэробной зоны. Избыточный ил по мере накопления откачивается в минерализатор. Очищенные сточные воды поступают на бактерицидную установку ультрафиолетового излучения и далее направляются в водоем. Схема очистки представлена на рис. 1.

Для определения оптимального способа снижения концентраций примесей в исследуемых сточных водах был выполнен анализ литературы применительно к конкретному объекту.

Из всех примесей самое большое превышение ПДК, почти на порядок, наблюдается по соединениям фосфора (см. таблицу). Известна технология удаления соединений фосфора биологическим методом . Смесь сточных вод и ила помещается попеременно в зоны с противоположными кислородными режимами. Сначала в жестких анаэробных условиях в клетках микроорганизмов создается дефицит фосфора. Затем в аэробной зоне в комфортных условиях активный ил по причине недостатка фосфора в клетках активно поглощает соединения фосфора из сточных вод.

Рис. 1. Существующая схема очистки сточных вод ДОК Fig. 1. The available wastewater treatment scheme of the educational center for children

Для удаления фосфора биологическим методом на исследуемом объекте необходимо изменить схему и состав сооружений биологической очистки. Необходимо дополнительно предусмотреть анаэробную зону и изменить схему циркуляции технологических потоков. Анаэробная зона размещается перед аноксидной и рассчитывается на двухчасовую продолжительность пребывания сточных вод в ней. Циркуляционный активный ил должен подаваться не в аноксидную, а в анаэробную зону. Принципиальная схема биологической очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема биологической очистки сточных вод от органических соединений, азота и фосфора:

I - анаэробная зона; II - аноксидная зона; III - аэробная зона; IV - вторичный отстойник Fig. 2. The scheme of biological wastewater purification from organic compounds, nitrogen and phosphorus: I is the anaerobic zone; II is the anoxic zone; III is the aerobic zone; IV is the secondary settling tank

В анаэробной зоне осуществляются аммонизация органического азота и создание дефицита фосфора в клетках активного ила. Основной процесс в аноксидной зоне - денит-рификация. В аэробной зоне происходят окисление органических примесей, нитрификация, поглощение илом фосфора, а также отдув свободного азота в атмосферу. Вторичный отстойник предназначен для отделения сточных вод от ила.

Данная схема, по сравнению с действующей на объекте, при строгом соблюдении технологического режима позволит не только извлечь из сточных вод соединения фосфора, но и снизить концентрации соединений азота . Биологический метод извлечения фосфора характеризуется малым количеством осадка и является экологически чистым, так как исключает применение каких-либо реагентов .

Тем не менее технология биологического извлечения фосфора распространяется в России медленно. Дело в том, что фосфорудаляющие бактерии очень чувствительны к изменениям параметров процесса. Даже при небольшом отклонении условий обработки стоков от оптимальных эти микроорганизмы погибают. Поддерживать постоянно оптимальный режим очистки довольно сложно как с технической, так и с организационной точки зрения. В частности, для удаления соединений азота оптимальным является период обмена ила 10-20 суток, соединений фосфора - 2-5 суток. Большая часть схем очистки ориентирована на удаление азота, поэтому процесс извлечения фосфора подавлен. Другой проблемой является возможная нехватка органических соединений в аэробной зоне для сбалансированного питания фосфорудаляющих бактерий. Такие условия могут сложиться при большой степени рециркуляции водно-иловой смеси. В условиях недостатка органического субстрата в аэробной зоне не добиться достаточно глубокого извлечения фосфора. На ряде очистных станций практикуют добавление в аэробную зону органических легко-окисляемых веществ, не содержащих фосфора: метанола, этанола, уксусной, лимонной или других органических кислот. Описывается, в частности, положительный опыт обогащения аэробной зоны метанолом на очистных сооружениях г. Якутска. Тем не менее данные меры не позволяют добиться требуемого снижения концентрации фосфора .

За рубежом для извлечения фосфатов, кроме биотехнологии, распространены физико-химические методы. Один из них - обработка сточных вод известью с последующим выделением осадка в отстойниках. Блок реагентной обработки включает в себя растворные баки для приготовления раствора Са(ОН)2 из негашеной извести СаО, камеру реакции, отстойники для выделения образовавшегося осадка Са5ОН(РО4)3, а также регенератор негашеной извести СаО с целью многократного использования реагента. Метод обеспечивает глубокое удаление соединений фосфора. В то же время он имеет ряд серьезных недостатков: значительный расход извести, несмотря на ее повторное использование; большой объем химического осадка; образование прочных кристаллических отложений в трубах, арматуре и оборудовании блока физико-химической очистки, сложность и высокую стоимость регенератора извести. Схема оправдывает себя только в особых условиях, когда сбрасываемые в водоем сточные воды должны быть чище, чем вода рыбохозяйственного водоема. Сооружения глубокой очистки работают, в частности, в США, штате Калифорния, сброс сточных вод производится в озеро Тахо .

Традиционным способом доочистки биологически очищенных сточных вод от остаточных концентраций соединений фосфора, а также взвешенных веществ и органических соединений как в России, так и за рубежом является фильтрование с предварительной обработкой сточных вод реагентами - коагулянтами . Загрузка фильтров обычно состоит из песка и/или антрацита. Ввод коагулянта необходим для перевода соединений фосфора из растворенной формы в нерастворимые соли.

В проектах прошлых лет смешение сточных вод с растворами коагулянтов производилось в смесителях гидравлического типа. Для проведения реакций образования нерастворимых соединений фосфора и хлопков коагулянта предназначались камеры хлопьеобразования, для выделения образовавшегося осадка - третичные отстойники. Зернистые фильтры являлись последним и основным сооружением в цепочке доочистки. Схема представлена на рис. 3.

Опыт эксплуатации сооружений, работающих по такой схеме, показал, что включение в схему камер хлопьеобразования и третичных отстойников позволяет снизить нагрузку на песчаные фильтры и несколько увеличить эффект доочистки сточных вод. Тем не менее

применение данных сооружений в несколько раз увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты, поэтому сейчас в проекты они включаются редко. Проектировщики и эксплуатационники предпочитают несколько уменьшить рабочий цикл зернистого фильтра, увеличив количество промывок в сутки .

Рис. 3. Блок доочистки сточных вод с камерами хлопьеобразования

и третичными отстойниками Fig. 3. The tertiary wastewater treatment unit comprising flocculation tanks and tertiary sedimentation basins

На ряде очистных станций в России и за рубежом, в частности в Германии, для удаления фосфора из сточных вод практикуют дробный ввод коагулянта. Первую порцию подают перед первичными отстойниками, если они есть в схеме. Если схема работает без первичного осветления, ввод реагента осуществляется в денитрификатор, тогда осадок выделяется во вторичных отстойниках. На первой стадии обработки применяют сульфаты алюминия или железа. Вторая порция раствора реагента вводится в сточные воды уже на стадии доочистки, перед зернистыми фильтрами. Здесь в качестве реагента рекомендуется применять хлорное железо или оксихлорид алюминия. Такая технология внедрена, в частности, на очистных сооружениях канализации в г. Зеленограде, Южное Бутово (Московская область, РФ). Технология позволяет достичь высокой степени очистки стоков по фосфору - 0,2 мг/л. Недостатками метода являются обрастание аэраторов и другого оборудования кристаллами ортофосфорной кислоты, увеличение удельного расхода воздуха, необходимого для поддержания во взвешенном состоянии частиц ила, утяжеленных кристаллами реагента, увеличение массы и объема избыточного ила .

Если к очищенной воде предъявляются требования выше, чем для сброса в рыбохозяйст-венный водоем, то после зернистых фильтров стоки проходят угольные фильтры. Они предназначены для извлечения из сточной жидкости остатка взвешенных и растворенных органических веществ. На эти фильтры должна подаваться вода с концентрацией взвешенных веществ не более 3 мг/л, иначе угольная загрузка будет быстро забиваться. Активированный уголь как реагент для очистки сточных вод характеризуется высокой стоимостью. Даже если каждый раз отработанная загрузка не будет просто заменяться новой, а будет предусмотрена ее регенерация (термическая или химическая), все равно доочистка на угольных фильтрах - очень дорогостоящий процесс. Именно поэтому, как отмечают исследователи, угольные фильтры целесообразны только на стадии глубокой очистки при особых требованиях к очищенной воде: БПК < 1 мг/л, концентрация взвешенных веществ Свзв < 1 мг/л .

Основным, общепризнанным методом извлечения иона аммония является биологическая очистка . Схемы представлены на рис. 1, 2. Уменьшение содержания в очищенных водах соединений азота, а также взвешенных веществ и БПК может быть достигнуто увеличением продолжительности их биологической обработки. Тем не менее экспериментальные исследования показывают, что для снижения концентрации аммонийного азота с 2 до 0,39 мг/л и величины БПК с 6 до 3 мг/л необходимо увеличить продолжительность аэрации в 2-3 раза (с 24 до 50-80 ч). Это связано с большими затратами электроэнергии и экономически нецелесообразно .

Исследователями предлагаются и другие интересные методы извлечения азота. Один из них - превращение растворенного гидрата окиси аммония NH4(OH) в газ аммиак NH3 и воду H2O продувкой воздухом в градирне. Кроме градирни, оборудованной механической мешалкой, необходимы компрессоры для принудительной подачи воздуха в нее и реактор для разложения образовавшегося аммиака. Опыт эксплуатации данного оборудования показал, что, несмотря на его сложность и дороговизну, требуемая степень извлечения аммонийного азота не обеспечивается .

Обзор литературы и анализ работы существующих очистных станций показывают, что технология очистки бытовых сточных вод развивается по двум основным направлениям:

Совершенствование метода биологической очистки, в основном с целью извлечения соединений фосфора ;

Доочистка на зернистых фильтрах с предварительной обработкой коагулянтами, позволяющая снизить концентрации всех проблемных примесей .

Представляется, что для малых очистных станций целесообразна доочистка. Это более простой и надежный в эксплуатации метод. При малых расходах сточных вод количество образующего осадка невелико. В составе осадка отсутствуют производственные примеси, поэтому депонирование не составляет проблемы. Технология не противоречит отечественным нормативам: СП 32.13330.2012 допускает не применять биологический метод удаления фосфора при количестве жителей на объекте до 50 тысяч человек . Схема до-очистки сточных вод на зернистых фильтрах с предварительной обработкой коагулянтом представлена на рис. 4.

Биологически очищенные сточные воды собираются в накопителе, откуда насосом транспортируются в емкость - гаситель напора. Емкость также служит для равномерного распределения сточных вод по отдельным фильтрам. Реагентное хозяйство включает в себя растворно-расходные баки, оборудованные мешалками, и насосы для дозирования раствора сернокислого алюминия. Раствор подается непрерывно в напорный трубопровод. Смешение сточных вод с коагулянтом осуществляется в трубопроводе за счет установки шайбы-смесителя, а также в камере гашения напора. Образование хлопьев происходит в слое сточных вод над поверхностностью фильтрующей загрузки, задержание взвешенных веществ - в фильтрующем слое песка крупностью 0,6-0,8 мм. Метод контактной коагуляции в зернистом фильтре достаточно эффективен для доочистки сточных вод от соединений фосфора, от остатка взвешенных веществ и для снижения величины БПК.

Для исследуемых очистных сооружений детского образовательного комплекса предложен следующий вариант реконструкции: блок биологической очистки изменениям не подвергать, для снижения остаточных концентраций примесей запроектировать блок до-очистки. Схема очистки сточных вод ДОК после реконструкции представлена на рис. 5.

Рис. 4. Доочистка сточных вод на зернистых фильтрах с предварительной обработкой коагулянтом: 1 - приемный резервуар блока доочистки; 2 - распределительная чаша; 3 - фильтр доочистки; 4 - лампа

ультрафиолетового обеззараживания доочищенных сточных вод Fig. 4. Tertiary wastewater treatment using granular filters with preliminary processing by a coagulant: 1 is the receiving tank of the tertiary block; 2 is the junction bowl; 3 is the filter of tertiary treatment; 4 is the lamp of the ultraviolet disinfection of the tertiary wastewater

Рис. 5. Схема очистки сточных вод ДОК после реконструкции Fig. 5. The wastewater treatment scheme of the educational center for children after reconstruction

Предложенная схема позволит обеспечить очистку сточных вод до ПДК сброса в ры-бохозяйственный водоем.

Населенные пункты с постоянным или временным пребыванием людей, обеспеченные собственными канализационными очистными сооружениями малой производительности, -весьма распространенные объекты в настоящее время. Ужесточение требований на сброс сточных вод в водоемы - современная тенденция развития законодательства в области охраны окружающей среды . В связи с этим рассматриваемая в статье проблема умень-

шения концентраций примесей в очищенных сточных водах является актуальной. Предложенные мероприятия по увеличению степени очистки сточных вод детского оздоровительного комплекса могут быть применены и на других подобных объектах.

Библиографический список

1. Соловьева Е.А. Очистка сточных вод от азота и фосфора: монография. - СПб.: Бор-вик полиграфия, 2010. - 100 с.

2. Харькин С.В. Современные технологические решения реализации очистки сточных вод от азота и фосфора // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2013. - № 9 (69). -С.32-40.

3. Сравнительная оценка применяемых методов удаления фосфора из сточной жидкости / Г.Т. Амбросова, Г.Т. Функ, С.Д. Иванова, Шонхор Ганзоринг // Водоснабжение и санитарная техника. - 2016. - № 2 (76). - С. 25-35.

4. Гуреева И. Очистка сточных вод от фосфатов // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2016. - № 1 (97). - С. 32-35.

5. Смирнов В.Б., Мельцер В.З. Высокоэффективные зернистые фильтры для доочист-ки биологически очищенных сточных вод // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2014. - № 9 (81). - С. 58-66.

6. Пробирский М.Д., Панкова Г.А., Ломинога О.А. Опыт химического удаления фосфорных соединений из сточных вод на канализационных очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2015. -№ 1 (85). - С. 62-67.

7. Жмур Н.С. Европейский опыт по сокращению сброса в водоемы соединений азота и фосфора на примере Германии // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2015. -№ 3 (87). - С. 54-69.

8. Углеродные сорбенты нового поколения технологического и экологического назначения / К.Б. Хоанг, О.Н. Темкин, Н.А. Кузнецова, О.Л. Калия // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2013. - № 7 (67). - С. 20-24.

9. Харькина О.В. Эффективная эксплуатация и расчет сооружений биологической очистки сточных вод. - Волгоград: Панорама, 2015. - 433 с.

10. Владимирова В.С. Совершенствование биологических очистных сооружений города Красновишерска // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2015. - № 1. - С. 185-197.

11. Бартова Л.В. Водоотведение малых населенных мест. - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. - 257 с.

12. Блочно-модульная установка «Биофлокс-50» для биологической очистки сточных вод локальных объектов / Е.А. Титов, А.С. Кочергин, М.А. Сафронов, К.С. Храмов // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2016. - № 2 (98). - С. 66-69.

13. Экспериментальные исследования удаления аммонийного азота из сточных вод с применением окислителей / Е.А. Титов, А.С. Кочергин, М.А. Сафронов, А.М. Титанов // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2015. - № 11 (95). - С. 18-21.

14. Методологический подход к решению вопросов реконструкции очистных сооружений / Е.С. Гогина, В.П. Саломеев, О.А. Ружицкая, Ю.П. Побегайло, Н.А. Макиша // Водоснабжение и санитарная техника. - 2013. - № 6. - С. 33-37.

15. Абдурахманов А.А., Абиров А.А., Абашев М.М. Совершенствование технологических процессов очистки сточных вод на малых очистных сооружениях канализации // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2016. - № 8 (104). - С. 46-48.

16. Бартова Л.В. Очистка сточных вод в районных центрах Пермского края // Естественные и технические науки. - 2014. - № 7 (75). - С. 107-113.

1. Solov"eva E.A. Ochistka stochnyh vod ot azota i fosfora. . Saint Petersburg, OOO «BORVIK POLIGRAFIJa», 2010, 100 p.

2. Har"kin S.V. Sovremennye tehnologicheskie reshenija realizacii ochistki stochnyh vod ot azota I fosfora . Vodoochistka. Vodopodgotovka.Vodosnabzhenie, 2013, no. 9(69), pp.32-40.

3. Ambrosova G.T., Funk G.T., Ivanova S.D., Ganzoring Shonhor. Sravnitel"naja ocenka primenjaemyh metodov udalenija fosfora iz stochnoj zhidkosti . Vodosnabzhenie i sanitarnaja tehnika, 2016, no. 2(76), pp. 25-35.

4. Gureeva I. Ochistka stochnyh vod ot fosfatov . Vodoochistka. Vodopodgotovka.Vodosnabzhenie, 2016, no. 1(97), pp. 32-35.

5. Smirnov V.B., Mel"cer V.Z. Vysokojeffektivnye zernistye fil"try dlja doochistki biologicheski ochishhennyh stochnyh vod . Vodoochistka. Vodopodgotovka.Vodosnabzhenie,

2014, no. 9(81), pp. 58-66.

6. Probirskij M.D., Pankova G.A., Lominoga O.A. Opyt himicheskogo udalenija fosfornyh soedinenij iz stochnyh vod na kanalizacionnyh ochistnyh sooruzhenijah GUP «VODOKANAL Sankt-Peterburga» . Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie,

2015, no. 1(85), pp. 62-67.

7. Zhmur N.S. Evropejskij opyt po sokrashheniju sbrosa v vodoemy soedinenij azota I fosfora na primere Germanii . Vodoochistka. Vodopodgotovka.Vodosnabzhenie, 2015, no. 3(87), pp. 54-69.

8. Hoang K.B., Temkin O.N., Kuznecova N.A., Kalija O.L. Uglerodnye sorbenty novogo pokolenija tehnologicheskogo I jekologicheskogo naznachenija . Vodoochistka. Vodopod-gotovka.Vodosnabzhenie, 2013, no. 7(67), pp. 20-24.

9. Har"kina O.V. Jeffektivnaja jekspluatacij airaschet sooruzhenij biologicheskoj ochistki stochnyh vod . Volgograd, Panorama, 2015, 433 p.

10. Vladimirova V.S. Sovershenstvovanie biologicheskih ochistnyh sooruzhenij goroda Krasnovisherska . Vestnik Permskogo nacional"nogo issledovatel"skogo politehnicheskogo universiteta. Stroitel"stvo i arhitektura, 2015, no. 1, pp. 185-197.

11. Bartova L.V. Vodootvedenie malyh naselennyh mest . Perm", Permskii nacionalnyi issledovatelskii politehnicheskii universitet, 2012, 257 p.

12. Titov E.A., Kochergin A.S., Safronov M.A., Hramov K.S. Blochno-modul"naja ustanovka «Biofloks-50» dlja biologicheskoj ochistki stochnyh vod lokal"nyh ob"ektov . Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie, 2016, no. 2(98), pp. 66-69.

13. Titov E.A., Kochergin A.S., Safronov M.A., Titanov A.M. Jeksperimental"nye issledovanija udalenija ammonijnogo azota iz stochnyh vod s primeneniem okislitelej . Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie, 2015, no. 11(95), pp. 18-21.

14. Gogina E.S., Salomeev V.P., Ruzhickaja O.A., PobegajloJu.P., Makisha N.A. Metodolo-gicheskij podhod k resheniju voprosov rekonstrukcii ochistnyh sooruzhenij . Vodosnabzhenie i sanitarnaja tehnika, 2013, no. 6, pp. 33-37.

15. Abdurahmanov A.A., Abirov A.A., Abashev M.M. Sovershenstvovanie tehnologi-cheskih processov ochistki stochnyh vod na malyh ochistnyh sooruzhenijah kanalizacii // Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie. - 2016. - №8(104). - S.46-48.

16. Bartova L.V. Ochistka stochnyh vod v rajonnyh centrah Permskogo kraja // Estestvennye i tehnicheskie nauki. - 2014. -№7(75). - S. 107-113.

Печать

Также интересно:

Как можно сделать юкку более пушистой Растет юкка что делать

Лилейники - подготовка к зиме

Если вам не удаётся цветоводство — выращивайте сансевиерию Как быстро растет сансевиерия

Рекомендуем почитать:

2023-08-02 00:03:21

Разбор конструкции самолета — как он устроен и из чего состоит

2023-08-02 00:03:21

Огород на подоконнике из самых важных пряных трав

2023-08-02 00:03:21

Мастер-класс: цветные птички своими руками

В продолжение темы:

Сварка

Как выбрать сверлильный станок для гаража Тест обзор сверлильных станков для дома

Сверлильный станок необходим не только на производственных предприятиях. В домашней мастерской, ремонтных цехах и гаражных боксах – везде, где есть потребность в высокой...

Новые статьи