Проект з водопостачання населеного пункту: види джерел, системи подачі води, особливості влаштування зовнішніх мереж та багато іншого. Водопостачання Питне водопостачання малих населених пунктів у Європі

Схема водопостачання населеного пункту залежить передусім від виду джерела водопостачання.

На рис. ІІ. 1 наведено найбільш поширену схему водопостачання населеного пункту із забором води з річки. Річкова вода надходить у водозабірну споруду, з якої насосами станції I підйому подається на очисні споруди. Очищена вода надходить у резервуари чистої води, звідки забирається насосами станції II підйому для подачі водоводами та магістральними трубопроводами у водопровідну мережу, що розподіляє воду по окремих районах та кварталах населеного пункту.

На території населеного пункту (зазвичай на височини) споруджується водонапірна вежа,яка, як і резервуари чистої води, служить для зберігання та акумулювання запасів води. Необхідність влаштування вежі пояснюється такими обставинами. Витрата води з водопровідної мережі значно коливається протягом доби, тоді як подала води насосами станції II підйому відносно рівномірна. У той час, коли насоси подають у мережу води більше, ніж її витрачається, надлишок надходить у водонапірну вежу; у години максимальної витрати води споживачами, коли витрата, що подається насосами, недостатня, використовується вода з башти. Водонапірна вежа, розташована в протилежному від насосної станції кінці міста, називається контррезервуар.За наявності поблизу населеного місця значного природного піднесення замість водонапірної башти споруджують наземний водонапірний резервуар.

При використанні джерела водопостачання підземних вод схема водопостачання значно спрощується. У цьому випадку очисні споруди зазвичай не потрібні – підземні води часто не вимагають очищення. У деяких випадках не влаштовують також резервуарів чистої води та насосної станції II підйому, оскільки вода може подаватися в мережу насосами, встановленими в свердловинах.

Іноді населений пункт постачається водою з двох або більше джерел. водопостачання із двостороннім або багатостороннім живленням.

При розташуванні джерела водопостачання на значній висоті по відношенню до населеного пункту, коли можлива подача води з джерела без насосів - самопливом, влаштовують гравітаційний водопровід.

Промислові підприємства, що відрізняються значною різноманітністю технологічних операцій, що споживають для окремих процесів воду різної якості, що вимагають подачі її під різними напорами, мають складні схеми водопостачання.

При розташуванні поблизу промислового підприємстваселища їм влаштовують єдиний господарсько-протипожежний водопровід.

У районах, де є багато відносно розташованих підприємств, застосовують групові системи водопостачання. Влаштування групових (або районних) систем дозволяє скорочувати кількість очисних споруд, насосних станцій, водоводів і тим самим зменшувати будівельну та експлуатаційну вартість системи.

Промислові підприємства, розташовані біля сучасного міста, зазвичай отримують господарсько-питну воду безпосередньо з міського водопроводу.

Водопостачання промислових підприємств може бути прямоточним, оборотним та з послідовним використанням води.

Рис. ІІ.1. Схема водопостачання населеного пункту

1 - водоприймач; 2 - самопливна труба; 3 - берегова криниця: 4 - насоси станції I підйому; 5 – відстійники; в- фільтри; 7 -Запасні резервуари чистої води; 8 - насоси станції II підйому; 9 - Водоводи; 10 - водонапірна вежа; // - Магістральні трубопроводи; 12 - розподільні трубопроводи

Рис. ІІ.2. Схема прямоточного водопостачання промислового підприємства

Рис. ІІ.3. Схема оборотного водопостачання промислового підприємства

На рис. II.2 наведено схему прямоточного водопостачанняпромислового підприємства Насосна станція 4, розташована 1 поблизу водозабірної споруди 5, подає воду для виробничих цілей у цехи / по мережі 2. Для господарсько-протипожежних потреб селища 6 та цехів / насосна станція 4 подає воду в самостійну мережу 7. Попередньо очищають воду на очисних спорудах 3.

Нерідко для виробничих цілей потрібна подача води різної якості та під різними напорами. І тут влаштовують дві чи кілька самостійних мереж.

Воду, використану в технологічному процесі, видаляють у каналізаційну мережу і після відповідного очищення скидають у водойму нижче за течією щодо об'єкта водопостачання.

На ряді промислових підприємств (хімічні, нафтопереробні, металургійні заводи, ТЕЦ тощо) воду застосовують для охолодження і вона майже не забруднюється, а тільки нагрівається. Таку виробничу воду, як правило, використовують знову, попередньо охолодивши її.

На рис. II.З наведена схема оборотного водопостачанняпромислового підприємства Воду, що нагрілася, по самопливному трубопроводу 10 подають до насосної станції 2, звідки насосами 7 перекачують трубопроводом 3 на спеціальні споруди 4, призначені для охолодження води (бризкальні басейни чи градирні). Охолоджену воду самопливним трубопроводом 6 повертають на насосну станцію 2 та насосами 8 по напірних трубопроводах 9 направляють у цехи підприємства/. При обіговому водопостачанні частина води (3-5% загальної витрати) втрачається. Для поповнення втрат води в систему подають «свіжу» воду трубопроводом 5.

Оборотне водопостачання економічно вигідно, коли промислове підприємство розташоване на значній відстані від джерела водопостачання або на значному піднесенні до нього, оскільки в цих випадках при прямоточному водопостачанні будуть великі витрати електроенергії на подачу води. Також вигідно влаштовувати оборотне водопостачання, якщо витрата води у водоймі мала, а потреби у виробничій воді великі.

Схему водопостачання із послідовним (або повторним) використанням водизастосовують у тих випадках, коли воду, що скидається після одного технологічного циклу, можна використовувати у другому, а іноді й у третьому технологічному циклі промислового підприємства. Воду, використану в декількох циклах, потім видаляють в каналізаційну мережу. Застосування такої схеми водопостачання є економічно доцільним, коли необхідно скоротити витрату «свіжої» води.

Основним завданням, яке стоїть перед проектувальниками систем водопостачання, є раціональне використання ресурсу, та її санітарна захищеність. Здебільшого воду споживають: промисловість, сільське господарство та населення.

І якщо в багатьох видах виробництв її можна використовувати повторно, то для інших категорій споживачів вода потрібна питної якості. Проекти з водопостачання селища або міста, що розробляються з урахуванням наявних джерел та інших місцевих умов, та покликані забезпечити необхідна якістьта кількість води.

Вид джерела водопостачання і що він визначає

У природі існує дві, звідки людина може брати воду:

1. До першої відносяться озера, водосховища та річки – тобто поверхневі джерела. прісної води. В озерах вода чистіша, менше містить зважених частинок і має більший ступінь мінералізації. У водосховищах і річках вода м'якша, містить більше органічних речовин, через що рівень її кольоровості вищий. Загалом якість води в поверхневих джерелах сильно коливається в залежності від сезону.

1. До другої категорії належать води, що видобуваються з підземних водоносних горизонтів, а також джерел, що самопливом виходять на поверхню. Вода з таких джерел має набагато більш високу якість і їй не потрібне глибоке очищення. Єдино, води з найглибших вапнякових шарів, які називають артезіанськими, часто значно збагачені залізом та фтором.

На замітку: У такому разі проект водопостачання селища або невеликого міста, що постачається з артезіанської свердловини, передбачає будівництво станції, де вода має очищатися на спеціальних установках.

Від виду джерела залежить структура всієї системи водопостачання: її технологічна схема (один з варіантів представлений на фото знизу), види та кількість споруд, що входять до неї, стабільність подачі води, будівельна ціна та експлуатаційні витрати.

Головне, що має забезпечити будь-який проект водопостачання міста, це:

• Питна якість;
• Необхідна кількість;
• Оптимальну потужність, що не шкодить екології водойми;
• Найкоротша відстань від джерела до споживача.

На замітку: Інтенсивна експлуатація підземних джерел може порушити природну міцність глибоких шарів ґрунту, та й їх потужностей недостатньо, щоб забезпечувати великі населені пункти. До того ж видобуток підземних вод – досить дороге задоволення, тому їх застосування обмежене.

Склад системи, починаючи від водозабору

Для того щоб забезпечити населення водою, необхідно побудувати цілий комплекс, що включає споруди по забору, очищенню та зберігання ресурсу, а також його подачі до місця споживання.

• Для того і розробляються проекти водопостачання міста, щоб точно визначити, скільки і яких споруд потрібно для ефективного постачання. При цьому крім виду джерела враховуються ще багато факторів, за якими, власне, і здійснюється класифікація таких систем.

• До поверхневих джерел, які мають власну класифікацію, пред'являються зовсім інші вимоги, ніж до підземних. Особливого значення тут мають як гідрогеологічна обстановка, а й геологічні особливості місцевості.

• Щоб, наприклад, побудувати водозабір берегового типу, необхідний крутий берег із щільним ґрунтом, що перевищує десятиметрову позначку глибина, мале утворення донних наносів.
• Для руслових споруд навпаки: потрібний пологий берег із нестійким ґрунтом, і мала глибина джерела — їм невелика кількість наносів на дні не страшна.
• Вони можуть проектуватися оголовки двох типів:
  1. Перший тип покликаний лише захистити та зміцнити закінчення самопливних трубопроводів, що забирають із джерела воду.
  2. Другий тип є камерою, що приймає воду. До неї приєднані кінці труб, які беруть воду з камери.

Примітка: У більшості випадків оголовки є постійно затопленими, але є й незатоплювані варіанти або затоплювані тільки при високому рівні води.

Станції I та II підйому

Водозабір є першим у ланцюжку споруд водопостачальної системи. Другий йде станція I підйому - якщо вона, як у випадку з підземним джерелом, не поєднується з водозабором.

Ця станція може здійснювати подачу води за трьома схемами:

1. Безпосередньо на точки споживання - тобто, без попереднього очищення;
2. накопичувальні резервуари;
3. На очисні споруди.

Безпосередньо у споживчу мережу вода подається станцією II підйому - за допомогою насосів, які, залежно від об'єму накопичувальної ємності, можуть працювати ступінчасто або рівномірно. Тут усе залежить від режиму споживання ресурсу, з графіка вибирається і схема подачі.

Усього може бути три варіанти організації мережі:

• З водонапірною баштою, яка зазвичай знаходиться на початку мережі. За такої схеми станцію розраховують на середню витрату. Суть її роботи така: при мінімальному споживанні вода накопичується в ємності для того, щоб у години пік можна було підтримувати максимальний обсяг подачі.

• Із застосуванням контрезервуару. Він, навпаки, виноситься за межі мережі — такі схеми найчастіше використовують при проектуванні або їх суміщенні з господарсько-питними;

• Безбаштовий.Так як в цій схемі немає ємності, що акумулює напір, їй потрібно більше насосів. Їх кількість розраховують шляхом розподілу максимальної витрати за графіком, на максимальну подачу одного агрегату.

Варіант з водонапірною баштою зустрічається найчастіше, оскільки ця споруда найкраще забезпечує стабільну роботу мережі. А так само, що важливо, башта дозволяє зменшити діаметр магістрального трубопроводу – а відповідно, і її загальну вартість.

На селищних водопроводах можуть встановлюватись металеві вежі. У більших населених пунктах це найчастіше цегляна споруда у вигляді багатогранного або циліндричного стовбура, або залізобетонна - у вигляді бака або склянки.

Детальніше з можливими схемами подачі води вас ознайомить відео у цій статті.

Особливості влаштування зовнішньої мережі

Комплекс споруд, що дозволяє доставити воду від джерела до кінцевого споживача, називають зовнішньою системою водопостачання.

Основні вимоги, які до неї висуваються, це:

• Економічність;
• Екологічна надійність;
• безперебійність роботи з урахуванням зростання споживання ресурсу;
• Забезпечення питної якості та необхідного напору води.

Мережа складається з магістрального та розподільчого трубопроводів: перший здійснює транспортування води до житлових кварталів та мікрорайонів, другий – до пожежних гідрантів.

За конфігурацією мережа може бути:

1. Тупиковий - тобто, з розгалуженою структурою;

1. Кільцевий (із замкнутим контуром).

Кільцева мережа надійніша, тому для забезпечення водою населених пунктів найчастіше проектують саме цей варіант. При цьому прокладання траси має здійснюватися найкоротшим шляхом і найбільш піднесеними точками в рельєфі.

Склад трубопроводів

Звичайно, основним матеріалом для магістралей є труби. Варіанти можуть бути різними, на вибір впливають кліматичні та гідрогеологічні умови місцевості, сейсмічність, розрахункові навантаження та гідростатичний тиск.

Невелика інструкція з видів труб представлена ​​в таблиці:

Крім безпосередньо труб, магістралі оснащуються різного роду арматурою:

1. Запірно-регулюючої (вентилі та засувки);
2. Запобіжні (зворотні та редукційні клапани, повітряні вантузи);
3. Водорозбірний (колонки, випуски, гідранти);
4. Компенсаторами.

У мережі також проектуються колодязі та камери, в яких ця сама арматура і встановлюється. В основному їх стоять з монолітного або збірного залізобетону.

• Захист трубопроводів від динамічних навантажень може забезпечити лише правильна глибина закладання.
• Низ труби обов'язково повинен бути далі позначки промерзання ґрунту, а її верх повинен бути закритий мінімум метровим шаром землі.

• У місцях поворотів та розгалужень трубопроводів, на них монтують фасонні частини, а для захисту від внутрішнього тиску, у цих місцях встановлюють спеціальні упори.
• У тих місцях, де магістраль перетинається з автомобільною або залізницею, прокладання труб здійснюють у шляхопроводах або під насипами у водопропускних трубах.

Як варіант, передбачається футляр у вигляді іншої труби, діаметр якої на 30 см більше за тубу водопровідну.

Підготовка води

Вкрай рідко вода спочатку має гарна якістьі не потребує додаткового очищення. Найчастіше аналізи показують, що використовувати воду для пиття можна лише після проведення комплексних заходів щодо очищення.

Крім якості води у самому джерелі, на вибір способів очищення впливають місцеві умови, призначення водопровідної мережі, економічна доцільність та продуктивність очисної станції.

Перелік методів очищення виглядає приблизно так:

Висновок

Організація систем водопостачання є досить складним та відповідальним процесом, і врахувати всі вимоги та нюанси може лише грамотно розроблений проект. У разі помилок у ньому, або неправильної експлуатації систем, трубопроводи стають постійними джерелами перезволоження ґрунту.

Це призводить до його просідання не лише під водопровідною магістраллю, а й під іншими, близько розташованими комунікаціями та спорудами — чого не можна допускати.

Допомога з проектування водопостачання (і каналізації), мережі яких прокладаються в складних геологічних умовах, допоможе забезпечити експлуатаційну надійність систем, основними критеріями якої є здатність трубопроводів деформуватися без втрати ресурсу, що транспортується. Якщо витік все ж таки стався, важливо мати можливість швидко отримати інформацію, а воду вчасно зібрати і відвести в зливову каналізацію.

Ключові слова

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи – Звєрєва С.М., Бартова Л.В.

В даний час повсюдно функціонує безліч малих населених пунктів, віддалених від централізованих систем водовідведення, з власними біологічними очисними спорудами. В останні роки у зв'язку з посиленням вимог до скидання стічних вод у водойми не всі очисні установки, що діють, можуть забезпечити необхідний ступінь очищення. Концентрації стічних вод на випусках у водоймища перевищують гранично допустимі за декількома показниками: БПК, зміст завислих речовин, концентрації сполук азоту та фосфору . У зв'язку з цим нині вдосконалення технології очищення побутових стічних вод із невеликими витратами є дуже актуальним. Проаналізовано способи покращення якості очищення побутових стічних вод за проблемними компонентами. Технологія розвивається у двох основних напрямках: удосконалення біологічного очищення та доочищення біологічно очищених стічних вод. Біотехнологія є екологічно чистою. Проте її реалізація пов'язана з додатковими великими енерговитратами, а також необхідністю суворого дотримання оптимального режиму процесу, що на малих очисних установках забезпечити досить складно. Більш раціональним рішенням в таких умовах є доочищення біологічно очищених стічних вод зернистих фільтрахіз попередньою обробкою коагулянтом. Запропоновано варіант реконструкції каналізаційних очисних споруд конкретного об'єкту дитячого освітнього комплексу у Пермському краї. Рекомендовано існуючий блок біологічної очистки зміни не піддавати, для зниження концентрацій домішок передбачити стадію доочищення стічних вод. Блок доочищення включає піщаний фільтр, а також реагентне господарство для приготування розчину сірчанокислого алюмінію. Запропонована схема дозволить забезпечити очищення стічних вод до ГДК скидання в рибогосподарська водойма.

Схожі теми наукових праць з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи – Звєрєва С.М., Бартова Л.В.

• Вдосконалення біологічних очисних споруд міста Красновишерська

  2015 / Володимирова В.С.

• Розробка технології модернізації споруд штучного біологічного очищення стічних вод

  2012 / Гогіна Олена Сергіївна, Кулаков Артем Олексійович

• Застосування дискового фільтра для очищення стічних вод

  2015 / Гризодуб Н.М.

• Технологія очищення стічних вод та обробки опадів при глибокому видаленні азоту та фосфору зі стічних вод

  2016 / Соловйова Олена Олександрівна

• Локальні каналізаційні очисні споруди для котеджної забудови

  2017 / Курочкін Євген Юрійович

• Дослідження та оптимізація процесу біологічного очищення стічних вод за результатами математичного та дослідно-експлуатаційного моделювання

  2015 / Павлова І.В., Постнікова І.М., Ісаков І.В., Преснякова Д.А.

• Пристрій, особливості будівництва та експлуатації індивідуальних очисних споруд у РФ

  2014 / Гогіна Олена Сергіївна, Соломєєв Валерій Петрович, Побігайло Юрій Петрович, Макіш Микола Олексійович

• Удосконалення схеми очищення стічних вод від відходів нафтохімічного виробництва

  2016 / Кошак Н.М., Новіков С.В., Ручкінова О.І.

• До питання видалення фосфатів із стічних вод

  2013 / Колова Алевтина Фаїзівна, Пазенко Тетяна Яківна, Чудинова Катерина Михайлівна

На даний момент є велике число малих агломерацій, які є розташовані під контролем централізованої системної системи і використовують їх власні biological waste treatment facilities. У останні роки потрібні до якості wastewater have been tightened, thus not all the available treatment plants can provide the required level of treatment. Концентрації з проміжною водою виконані в water bodies exceed the MAC рівнів (maximum allowable concentration) в декількох параметрах, так само як BOD (biological oxygen demand), вмісту suspended solids , concentrations of nitrogen and phosphorus compounds. Там, в результаті технологія технології домашніх wastewater є велика importance today. Ві analyzed the ways enabling the improvement of the quality of domestic wastewater treatment regarding the problematic components. Технологія розробляється в двох аспектах, які є вдосконалення біологічного і тертиторійного аналізу секційних ефектів. На даний момент, біотехнологія є відповідальною до найбільш навколишнього середовища. However, його реалізація є пов'язана з додатковими енергетичними витратами, як добре, як міцна compliance з optimálnими процесами умовами, які є раптовим difficult to achieve at malé treatment plants. Територіальний дохід biologically treated water granular filtrs with coagulant processing seems to be more efficient solution. A project of reconstructing the sewage treatment facilities of a особливе будівництво (the educational center for children in Perm Krai) isoffered. Августи сприяють проведенню періоду територій wastewater treatment to reduce the concentrations of impurities; existing biological treatment unit is not to be changed. Територія wastewater treatment unit compreses a sand filter як добре як хімічна секція для узгодження solution aluminium sulphate. Пропонований спосіб буде робити це можливо до ходу wastewater so that it complies with the MAC рівень і розповсюдження this water into fishery basin .

Текст наукової роботи на тему "Розвиток технології очищення стічних вод малих населених пунктів"

Зверєва С.М., Бартова Л.В. Розвиток технології очищення стічних вод малих населених пунктів// Вісник Пермського національного дослідницького політехнічного університету. Будівництво та архітектура. – 2017. -Т. 8, № 2. – С. 64-74. DOI: 10.15593/2224-9826/2017.2.06

Зверева С.М., Бартова Л.В. Розвиток wastewater treatment технології для малого агломерації. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Будівництво та архітектура. 2017. Vol. 8, no. 2. Pp. 64-74. DOI: 10.15593/2224-9826/2017.2.06

Вісник ПНІПУ. БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА 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

РОЗВИТОК ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД МАЛИХ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ

С.М. Звєрєва, Л.В. Бартова

Пермський національний дослідницький політехнічний університет, Пермь, Росія

АННОТАЦІЯ

Ключові слова:

побутові стічні води, ефективність очищення, реконструкція, біологічні очисні споруди, зважені речовини, біологічне споживання кисню (БПК), азот, фосфор, рибогосподарська водойма, гранично допустимі концентрації (ГДК), доочищення, зернистий фільтр

В даний час повсюдно функціонує безліч малих населених пунктів, віддалених від централізованих систем водовідведення, із власними біологічними очисними спорудами. В останні роки у зв'язку з посиленням вимог до скидання стічних вод у водойми не всі очисні установки, що діють, можуть забезпечити необхідний ступінь очищення. Концентрації стічних вод на випусках у водоймища перевищують гранично допустимі за декількома показниками: БПК, вміст завислих речовин, концентрації сполук азоту та фосфору. У зв'язку з цим нині вдосконалення технології очищення побутових стічних вод із невеликими витратами є дуже актуальним.

Проаналізовано способи покращення якості очищення побутових стічних вод за проблемними компонентами. Технологія розвивається у двох основних напрямках: удосконалення біологічного очищення та доочищення біологічно очищених стічних вод. Біотехнологія є екологічно чистою. Проте її реалізація пов'язана з додатковими великими енерговитратами, а також необхідністю суворого дотримання оптимального режиму процесу, що на малих очисних установках забезпечити досить складно. p align="justify"> Більш раціональним рішенням в таких умовах є доочищення біологічно очищених стічних вод на зернистих фільтрах з попередньою обробкою коагулянтом.

Запропоновано варіант реконструкції каналізаційних очисних споруд конкретного об'єкта – дитячого освітнього комплексу у Пермському краї. Рекомендовано існуючий блок біологічного очищення зміни не піддавати, для зниження концентрацій домішок - передбачити стадію доочищення стічних вод. Блок до-очищення включає піщаний фільтр, а також реагентне господарство для приготування розчину сірчанокислого алюмінію. Запропонована схема дозволить забезпечити очищення стічних вод до ГДК скидання в рибогосподарське водоймище.

Звєрєва Світлана Михайлівна - магістрант, e-mail: [email protected]

Бартова Людмила Василівна - кандидат технічних 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. Зверева, Л.В. Bartova

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Російська Федерація

На даний момент є величезний ряд малих агломерацій, які є розташовані від центральної системи захисту систем і використовують їх власні біологічні заходи, що стосуються facilities. У останніх роки потреби в якості води, які мають бути очищені, тому що не всі наявні процедури обробки може здійснювати необхідний рівень лікування. Концентрації з проміжною водою виконані в water bodies exceed the MAC рівнів (maximum allowable concentration) в декількох параметрах, так само як BOD (biological oxygen demand), contents of suspended solids, concentrations of nitrogen and phosphorus compounds. Там, в результаті технологія технології домашніх wastewater є велика importance today.

Ві analyzed the ways enabling the improvement of the quality of domestic wastewater treatment regarding the problematic components. Технологія розробляється в двох аспектах, які є вдосконалення біологічного і тертиторійного аналізу секційних ефектів. На даний момент, біотехнологія є відповідальною до найбільш навколишнього середовища. However, його реалізація є пов'язана з додатковими енергетичними витратами, як добре, як міцна compliance з optimálnими процесами умовами, які є раптовим difficult to achieve at malé treatment plants. Територіальний дохід biologically treated water granular filtrs with coagulant processing seems to be more efficient solution.

Project of reconstructing the sewage treatment facilities of particular building (educational center for children in Perm Krai) isfered. Августи сприяють проведенню періоду територій wastewater treatment to reduce the concentrations of impurities; existing biological treatment unit is not to be changed. Територія wastewater treatment unit compreses a sand filter як добре як хімічна секція для узгодження solution aluminium sulphate. Пропонований метод буде робити це можливо, щоб покрити wastewater so that it complies with the MAC рівень і розповсюдження цього water into fishery basin.

Останні 15-20 років у Росії набули розвитку малі населені пункти: котеджні селища, бази відпочинку, дитячі навчально-оздоровчі центри та інших. Ці об'єкти, зазвичай, віддалені від централізованих систем водовідведення; для них збудовано власні каналізаційні очисні споруди. Здебільшого споруди досі не зазнали серйозного фізичного зносу і функціонують відповідно до проекту. Проектування, будівництво та експлуатація споруд велися в основному виходячи з вимог, що пред'являються до скидання стічних вод у водоймища культурно-побутового призначення. З 2001 р. основним документом, що регламентує умови спуску очищених стічних вод у водоймища господарсько-питного та культурно-побутового призначення, є СанПіН 2.1.5.980-00 «Гігієнічні вимоги до охорони поверхневих вод». До останнього часу на більшості очисних станцій ГДК на випуску у водойму забезпечувалися, оскільки більшість водойм законодавчо ставилася до цієї категорії.

В останні роки влада багатьох регіонів країни, у тому числі Пермського краю, перевела значну частину водойм із категорії культурно-побутових до категорії рибогосподарських. Основним нормативним документом, що регламентує вимоги для спуску очищених стічних вод у водойму рибогосподарського призначення, є наказ Росриболовство № 20 18-01-2010 «Нормативи якості води водних об'єктів рибогосподарського значення, у тому числі нормативів ГДК шкідливих речовин у водах водних об'єктів ».

У зв'язку зі зміною категорій водойм посилилися вимоги на скидання стічних вод, тому фактичні концентрації очищених стічних вод стали перевищувати гранично

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

допустимі за показниками: БПК, вміст завислих речовин, концентрація сполук азоту та фосфору. Для багатьох очисних станцій актуальним стало питання реконструкції існуючих споруд. Зокрема, на кафедру «Теплопостачання, вентиляція та водопостачання, водовідведення» Пермського національного дослідницького політехнічного університету із цим питанням звернулася адміністрація одного з дитячих освітніх закладів Пермського краю. Дитячий освітній комплекс призначений для навчання 1000 дітей. Комплекс територіально ізольований від централізованої каналізації та має свої очисні споруди продуктивністю 100 м/добу.

У таблиці наведено гранично допустимі концентрації стічних вод, які зазвичай призначаються при скиданні у водоймища культурно-побутового та рибогосподарського призначення, а також фактичні концентрації стічних вод досліджуваного об'єкта - ДОК.

ГДК стічних вод на випусках у водойми та фактичні концентрації очищених стічних вод ДОК

MAC з wastewater для розповсюдження в water bodies і актуальні концентрації з treated wastewater from the educational center for children

Основні показники складу стічних вод Одиниці виміру ГДК на випуску стічних вод у водоймище Фактичні концентрації очищених стічних вод ДОК

культурно-побутового призначення рибогосподарського призначення

БПК20 мг/л 6 3 5-6

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

Фосфати мг/л – 0,2 1,5-2

Процес очищення стічних вод освітнього комплексу здійснюється за такою схемою. Стічні води в самопливному режимі надходять у приймальний резервуар, звідти занурювальними насосами поступово перекачуються на біологічну очистку в ае-ротенк-витісняльник. В аеротенці передбачено дві функціональні зони: аноксидна та аеробна. Відділення активного мулу від води, що очищається здійснюється у вторинних вертикальних відстійниках. Циркуляційний активний мул з приямків вторинних відстійників ерліфт постійно подається в аноксидну зону; туди подається водно-мулова суміш з кінця аеробної зони. Надлишковий мул у міру накопичення відкачується в мінералізатор. Очищені стічні води надходять на бактерицидну установку ультрафіолетового випромінювання і далі прямують у водойму. Схема очищення представлена ​​на рис. 1.

Для визначення оптимального способузниження концентрацій домішок у досліджуваних стічних водах було виконано аналіз літератури стосовно конкретному об'єкту.

З усіх домішок найбільше перевищення ГДК майже на порядок спостерігається за сполуками фосфору (див. таблицю). Відома технологія видалення сполук фосфору біологічним методом. Суміш стічних вод та мулу поміщається поперемінно в зони з протилежними кисневими режимами. Спочатку у жорстких анаеробних умовах у клітинах мікроорганізмів створюється дефіцит фосфору. Потім в аеробній зоні в комфортних умовах активний мул через нестачу фосфору в клітинах активно поглинає сполуки фосфору зі стічних вод.

Рис. 1. Існуюча схема очищення стічних вод ДОК Fig. 1. Доступні wastewater treatment scheme of educational center for children

Для видалення фосфору біологічним методом на об'єкті, що досліджується, необхідно змінити схему і склад споруд біологічної очистки. Необхідно додатково передбачити анаеробну зону та змінити схему циркуляції технологічних потоків. Анаеробна зона розміщується перед аноксидною та розраховується на двогодинну тривалість перебування стічних вод у ній. Циркуляційний активний мул повинен подаватися не в аноксидну, а в анаеробну зону. Принципова схема біологічної очистки стічних вод від органічних сполук, азоту та фосфору представлена ​​на рис. 2.

Рис. 2. Схема біологічного очищення стічних вод від органічних сполук, азоту та фосфору:

I – анаеробна зона; II – аноксидна зона; III – аеробна зона; IV – вторинний відстійник Fig. 2. Схема біологічної wastewater purification від органічних складів, нітрогену і фосфору: I is the anaerobic zone; II is the anoxic zone; III is the aerobic zone; IV is the secondary settling tank

В анаеробній зоні здійснюються амонізація органічного азоту та створення дефіциту фосфору в клітинах активного мулу. Основний процес в аноксидній зоні – деніт-рифікація. В аеробній зоні відбуваються окислення органічних домішок, нітрифікація, поглинання мулом фосфору, а також віддування вільного азоту в атмосферу. Вторинний відстійник призначений відділення стічних вод від мулу.

Дана схема, в порівнянні з діючою на об'єкті, при строгому дотриманні технологічного режиму дозволить не тільки витягти зі стічних вод з'єднання фосфору, а й знизити концентрації сполук азоту. Біологічний метод отримання фосфору характеризується малою кількістю осаду і є екологічно чистим, тому що виключає застосування будь-яких реагентів.

Проте технологія біологічного вилучення фосфору поширюється у Росії повільно. Справа в тому, що фосфорні бактерії дуже чутливі до змін параметрів процесу. Навіть за невеликого відхилення умов обробки стоків від оптимальних ці мікроорганізми гинуть. Підтримувати постійно оптимальний режим очищення досить складно як з технічного, так і з організаційного погляду. Зокрема, для видалення сполук азоту оптимальним є період обміну мулу 10-20 діб, сполук фосфору – 2-5 діб. Більшість схем очищення спрямовано видалення азоту, тому процес вилучення фосфору пригнічений. Іншою проблемою є можлива нестача органічних сполук в аеробній зоні для збалансованого живлення бактерій фосфору. Такі умови можуть скластися за великого ступеня рециркуляції водно-мулової суміші. В умовах нестачі органічного субстрату в аеробній зоні не досягти достатньо глибокого вилучення фосфору. На ряді очисних станцій практикують додавання до аеробної зони органічних легко-окислюваних речовин, що не містять фосфору: метанолу, етанолу, оцтової, лимонної або інших органічних кислот. Описується, зокрема, позитивний досвід збагачення аеробної зони метанолом на очисних спорудах м. Якутська. Проте ці заходи не дозволяють досягти необхідного зниження концентрації фосфору.

За кордоном для отримання фосфатів, крім біотехнології, поширені фізико-хімічні методи. Один з них - обробка стічних вод вапном з наступним виділенням осаду у відстійниках. Блок реагентної обробки включає в себе розчинні баки для приготування розчину Са(ОН)2 з негашеного вапна СаО, камеру реакції, відстійники для виділення осаду Са5ОН(РО4)3, а також регенератор негашеного вапна СаО з метою багаторазового використання реагенту. Метод забезпечує глибоке видалення сполук фосфору. У той же час він має низку серйозних недоліків: значну витрату вапна, незважаючи на її повторне використання; великий обсяг хімічного осаду; утворення міцних кристалічних відкладень у трубах, арматурі та обладнанні блоку фізико-хімічного очищення, складність та високу вартість регенератора вапна. Схема виправдовує себе тільки в особливих умовах, коли стічні води, що скидаються у водойму, повинні бути чистішими, ніж вода рибогосподарської водойми. Споруди глибокого очищення працюють, зокрема, у США, штаті Каліфорнія, скидання стічних вод проводиться в озеро Тахо.

Традиційним способомДоочищення біологічно очищених стічних вод від залишкових концентрацій сполук фосфору, а також завислих речовин та органічних сполук як у Росії, так і за кордоном є фільтрування з попередньою обробкою стічних вод реагентами - коагулянтами. Завантаження фільтрів зазвичай складається з піску та/або антрациту. Введення коагулянту необхідне перекладу сполук фосфору з розчиненої форми в нерозчинні солі.

У проектах минулих років змішування стічних вод із розчинами коагулянтів проводилося у змішувачах гідравлічного типу. Для проведення реакцій утворення нерозчинних сполук фосфору і бавовни коагулянту призначалися камери пластівців, для виділення осаду - третинні відстійники. Зернисті фільтри були останньою і основною спорудою в ланцюжку доочищення. Схема представлена ​​рис. 3.

Досвід експлуатації споруд, що працюють за такою схемою, показав, що включення в схему камер пластівців і третинних відстійників дозволяє знизити навантаження на піщані фільтри і збільшити ефект доочищення стічних вод. Проте

застосування цих споруд у кілька разів збільшує капітальні та експлуатаційні витрати, тому зараз у проекти вони включаються рідко. Проектувальники та експлуатаційники вважають за краще дещо зменшити робочий цикл зернистого фільтра, збільшивши кількість промивок на добу.

Рис. 3. Блок доочищення стічних вод з камерами пластівцеутворення

та третинними відстійниками Fig. 3. Thetertiary wastewater treatment unit comprising flocculation tanks and tertiary sedimentation basins

На ряді очисних станцій у Росії та за кордоном, зокрема в Німеччині, для видалення фосфору зі стічних вод практикують дробове введення коагулянту. Першу порцію подають перед первинними відстійниками, якщо вони є у схемі. Якщо схема працює без первинного освітлення, введення реагенту здійснюється в денітрифікаторі, тоді осад виділяється у вторинних відстійниках. На першій стадії обробки застосовують сульфати алюмінію чи заліза. Друга порція розчину реагенту вводиться в стічні води вже на стадії доочищення, перед зернистими фільтрами. Тут як реагент рекомендується застосовувати хлорне залізо або оксихлорид алюмінію. Таку технологію впроваджено, зокрема, на очисних спорудах каналізації у м. Зеленограді, Південне Бутове (Московська область, РФ). Технологія дозволяє досягти високого ступеня очищення стоків фосфору - 0,2 мг/л. Недоліками методу є обростання аераторів та іншого обладнання кристалами ортофосфорної кислоти, збільшення питомої витрати повітря, необхідного для підтримки у зваженому стані частинок мулу, обтяжених кристалами реагенту, збільшення маси та об'єму надлишкового мулу.

Якщо до очищеної води пред'являються вимоги вище, ніж для скидання в рибогосподарську водойму, то після зернистих фільтрів стоки проходять вугільні фільтри. Вони призначені для вилучення зі стічної рідини залишку зважених та розчинених органічних речовин. На ці фільтри повинна подаватися вода з концентрацією завислих речовин не більше 3 мг/л, інакше вугільна завантаження швидко забиватиметься. Активоване вугілляЯк реагент для очищення стічних вод характеризується високою вартістю. Навіть якщо щоразу відпрацьоване завантаження не просто замінюватиметься новою, а буде передбачена її регенерація (термічна або хімічна), все одно доочищення на вугільних фільтрах - дуже дорогий процес. Саме тому, як зазначають дослідники, вугільні фільтри доцільні лише на стадії глибокого очищення за особливих вимог до очищеної води: БПК< 1 мг/л, концентрация взвешенных веществ Свзв < 1 мг/л .

Основним, загальновизнаним методом вилучення іону амонію є біологічне очищення. Схеми представлені на рис. 1, 2. Зменшення вмісту в очищених водах сполук азоту, а також завислих речовин та БПК може бути досягнуто збільшенням тривалості їх біологічної обробки. Проте експериментальні дослідження показують, що зниження концентрації амонійного азоту з 2 до 0,39 мг/л і величини БПК з 6 до 3 мг/л необхідно збільшити тривалість аерації в 2-3 разу (з 24 до 50-80 год) . Це з великими витратами електроенергії та економічно недоцільно .

Дослідниками пропонуються інші цікаві методи вилучення азоту. Один з них - перетворення розчиненого гідрату окису амонію NH4(OH) на газ аміак NH3 і воду H2O продуванням повітрям у градирні. Крім градирні, обладнаної механічною мішалкою, необхідні компресори для примусової подачі повітря в неї і реактор для розкладання аміаку, що утворився. Досвід експлуатації даного обладнання показав, що, незважаючи на його складність і дорожнечу, необхідний ступінь вилучення амонійного азоту не забезпечується.

Огляд літератури та аналіз роботи існуючих очисних станцій показують, що технологія очищення побутових стічних вод розвивається за двома основними напрямками:

Вдосконалення методу біологічної очистки, в основному з метою вилучення сполук фосфору;

Доочистка на зернистих фільтрах із попередньою обробкою коагулянтами, що дозволяє знизити концентрації всіх проблемних домішок.

Звісно ж, що з малих очисних станцій доцільна доочистка. Це простіший і надійніший в експлуатації метод. При малих витратах стічних вод кількість осаду, що утворює, невелика. У складі осаду відсутні виробничі домішки, тому депонування не становить проблеми. Технологія не суперечить вітчизняним нормативам: СП 32.13330.2012 допускає не застосовувати біологічний метод видалення фосфору за кількості мешканців на об'єкті до 50 тисяч осіб. Схема доочищення стічних вод на зернистих фільтрах з попередньою обробкою коагулянтом представлена ​​на рис. 4.

Біологічно очищені стічні води збираються в накопичувачі, звідки транспортуються насосом в ємність - гаситель напору. Місткість також служить для рівномірного розподілу стічних вод за окремими фільтрами. Реагентне господарство включає розчинно-витратні баки, обладнані мішалками, і насоси для дозування розчину сірчанокислого алюмінію. Розчин подається безперервно напірний трубопровід. Змішування стічних вод з коагулянтом здійснюється в трубопроводі за рахунок установки шайби-змішувача, а також в камері гасіння напору. Утворення пластівців відбувається у шарі стічних вод над поверхневістю фільтруючого завантаження, затримання завислих речовин - у шарі фільтруючого піску крупністю 0,6-0,8 мм. Метод контактної коагуляції в зернистому фільтрі досить ефективний для доочищення стічних вод від сполук фосфору, від залишку завислих речовин та зниження величини БПК.

Для досліджуваних очисних споруд дитячого освітнього комплексу запропоновано наступний варіант реконструкції: блок біологічного очищення змін не піддавати, зниження залишкових концентрацій домішок запроектувати блок до-очищення. Схема очищення стічних вод ДОК після реконструкції представлена ​​на рис. 5.

Рис. 4. Доочищення стічних вод на зернистих фільтрах із попередньою обробкою коагулянтом: 1 - приймальний резервуар блоку доочищення; 2 – розподільна чаша; 3 - фільтр доочищення; 4 - лампа

ультрафіолетового знезараження доочищених стічних вод Fig. 4. Тертиарний wastewater treatment using granular filtrs with preliminary processing by 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 очищення стічних вод ДОК після реконструкції Fig. 5. wastewater treatment scheme освітнього центру для дітей після reconstruction

Запропонована схема дозволить забезпечити очищення стічних вод до ГДК скидання в рибогосподарську водойму.

Населені пункти з постійним або тимчасовим перебуванням людей, забезпечені власними каналізаційними очисними спорудами малої продуктивності, дуже поширені об'єкти в даний час. Посилення вимог на скидання стічних вод у водойми - сучасна тенденція розвитку законодавства в галузі охорони навколишнього середовища. У зв'язку з цим проблема, що розглядається в статті, умінь-

ня концентрацій домішок в очищених стічних водах є актуальною. Запропоновані заходи щодо збільшення ступеня очищення стічних вод дитячого оздоровчого комплексу можуть бути застосовані на інших подібних об'єктах.

бібліографічний список

1. Соловйова Є.А. Очищення стічних вод від азоту та фосфору: монографія. – СПб.: Бор-вік поліграфія, 2010. – 100 с.

2. Харкін С.В. Сучасні технологічні рішення реалізації очищення стічних вод від азоту та фосфору // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2013. – № 9 (69). -С.32-40.

3. Порівняльна оцінка застосовуваних методів видалення фосфору зі стічної рідини/Г.Т. Амбросова, Г.Т. Функ, С.Д. Іванова, Шонхор Ганзорінг // Водопостачання та санітарна техніка. – 2016. – № 2 (76). – С. 25-35.

4. Гурєєва І. Очищення стічних вод від фосфатів // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2016. – № 1 (97). – С. 32-35.

5. Смирнов В.Б., Мельцер В.З. Високоефективні зернисті фільтри для доочищення біологічно очищених стічних вод // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2014. – № 9 (81). – С. 58-66.

6. Пробірський М.Д., Панкова Г.А., Ломінога О.А. Досвід хімічного видалення фосфорних сполук із стічних вод на каналізаційних очисних спорудах ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2015. -№ 1 (85). – С. 62-67.

7. Жмур Н.С. Європейський досвід зі скорочення скидання у водойми сполук азоту та фосфору на прикладі Німеччини // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. - 2015. - №3 (87). – С. 54-69.

8. Вуглецеві сорбенти нового покоління технологічного та екологічного призначення / К.Б. Хоанг, О.М. Тьомкін, Н.А. Кузнєцова, О.Л. Калію // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2013. – № 7 (67). – С. 20-24.

9. Харкіна О.В. Ефективна експлуатація та розрахунок споруд біологічного очищення стічних вод. – Волгоград: Панорама, 2015. – 433 с.

10. Володимирова В.С. Удосконалення біологічних очисних споруд міста Красновишерська// Вісник Пермського національного дослідницького політехнічного університету. Будівництво та архітектура. – 2015. – № 1. – С. 185-197.

11. Бартова Л.В. Водовідведення малих населених місць. - Перм: Вид-во Пермь. нац. дослідні. політехн. ун-ту, 2012. – 257 с.

12. Блочно-модульне встановлення «Біофлокс-50» для біологічного очищення стічних вод локальних об'єктів / О.О. Тітов, А.С. Кочергін, М.А. Сафронов, К.С. Храмів / / Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2016. – № 2 (98). – С. 66-69.

13. Експериментальні дослідження видалення амонійного азоту із стічних вод із застосуванням окислювачів / О.О. Тітов, А.С. Кочергін, М.А. Сафронов, А.М. Титанів / / Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2015. – № 11 (95). – С. 18-21.

14. Методологічний підхід до вирішення питань реконструкції очисних споруд/Є.С. Гогіна, В.П. Соломєєв, О.А. Ружицька, Ю.П. Побігайло, Н.А. Макіша // Водопостачання та санітарна техніка. – 2013. – № 6. – С. 33-37.

15. Абдурахманов А.А., Абіров А.А., Абашев М.М. Удосконалення технологічних процесів очищення стічних вод на малих очисних спорудах каналізації // Водоочищення. Водопідготовка. Водопостачання. – 2016. – № 8 (104). – С. 46-48.

16. Бартова Л.В. Очищення стічних вод у районних центрах Пермського краю // Природні та технічні науки. – 2014. – № 7 (75). – С. 107-113.

1. Солов'ева Е.А. Охістка стічних вод від атома і фосфору.

2. Хар"Кін С.В. Сучасні технологічні рішення реалізації охісткі стічних вод від азоту І фосфору. Водоочистка. Водопідготовка.

3. Ambrosova G.T., Funk G.T., Ivanova S.D., Ganzoring Shonhor. Sravnitel"наша ocenka primenjaemyh методів udaleniya fosfora iz stochnoj hidkosti . Vodosnabhenie і sanitarnaja техніка, 2016, no. 2(76), pp. 25-35.

4. Гурєєва І. Охістка стічних вод від фосфатов. Vodoochistka. Vodopodgotovka.Vodosnabzenie, 2016, no. 1(97), pp. 32-35.

5. Смирнов В.Б., Mel"cer V.Z. Високоефективні зернисті fil"три для доохісткі біологічних очищенних стічних вод. Vodoochistka. Водопідготовка.

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

6. Пробірський М.Д., Панкова Г.А., Ломінога О.А. Досвід хімічного удалення fosfornych soedinenij iz stochnych vod на kanalizacionnych oistnych sooruzhenijah GUP «VODOKANAL Санкт-Петербурга» . Vodoochistka. Vodopodgotovka. Водоснащення,

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

7. Zhmur N.S. Європейський досвід по сокрошенні сбросу в водоемому співвідношенні зонта I фосфору на першій Німеччині. Vodoochistka. Vodopodgotovka.Vodosnabzenie, 2015, no. 3(87), pp. 54-69.

8. Hoang K.B., Temkin O.N., Kuznecova N.A., Kalija O.L. Углеродні sorbenty нового поколення технологічного і екологічного назвіння. Vodoochistka. Vodopod-gotovka.Vodosnabzenie, 2013, no. 7(67), pp. 20-24.

9. Har"kina O.V. Jeffektivna jekspluatacij airaschet sooruzhenij biologickої охістки stochnych vod . Volgograd, Panorama, 2015, 433 p.

10. Володимира В.С. Суверенствування біологічних окрістних сооруженій города Красновізерська. Вестник Пермського національного "кого дослідник"ского політехнічного університету. Stroitel"stvo i arhitektura, 2015, no. 1, pp. 185-197.

11. Бартова Л.В. Водовідведення малих населених мостей. Perm", Permskii nacionalnyi issledovatelskii politehnicheskii universitet, 2012, 257 p.

12. Тітов Е.А., Kochergin A.S., Safronov M.A., Hramov K.S. Blochno-modul'naja ustanovka «Biofloks-50» dlja біологічної очистки stochnych vod lokal'nych obektov . Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie, 2016, no. 2(98), pp. 66-69.

13. Тітов Е.А., Кочергін А.С., Сафронов М.А., Тітанов А.М. Jeksperimental'nye issledovaniya udaleniaja ammonijnogo azota iz stochnych vod з застосуванням 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. Методологічно-гічеський підхід до рішення воропросов реконструкції окістних сооруженій. Водопостачання і санітарна техніка, 2013, no. 6, pp. 33-37.

15. Abdurahmanov A.A., Abirov A.A., Abashev M.M. Суверенствування технолого-ческіх процесів охісткі шточных вод на малих охістних сооруженіях каналізації // Водоохістка. Vodopodgotovka. Водоснащення. – 2016. – №8(104). - S.46-48.

16. Бартова Л.В. Охістка стічних вод в районних центрах Пермського кола // Естественные і технічні науки. – 2014. -№7(75). - S. 107-113.

На території більшості населених пунктів (міст, селищ) існують різні категорії водоспоживачів, що пред'являють, різноманітні вимоги до якості та кількості споживаної води. У сучасних міських водопроводах витрата води на технологічні потреби промисловості становить середньому близько 40% всього обсягу, поданого у водопровідну мережу. Причому близько 84% води береться з поверхневих джерел і 16% - з підземних.

Схема водопостачання для міст із використанням поверхневих вододжерел представлена ​​на малюнку. Вода надходить у водоприймач (головок) і по самопливних труб 2 перетікає в береговий колодязь 3, а з нього насосною станцією першого підйому (HC-I) 4 подається у відстійники 5 і далі на фільтри 6 для очищення від забруднень та знезараження. Після очисної станції вода надходить у запасні резервуари

Схема водопостачання населеного пункту

: 1 - водоприймач; 2 - самопливні труби; 3 - берегова криниця; 4 - насосна станція I підйому; 5 - відстійники; 6 - фільтри; 7 - запасні резервуари чистої води; 8 - насосна станція II підйому; 9 - водоводи; 10 - водонапірна вежа; 11 - магістральні трубопроводи; 12 - розподільні трубопроводи; 13 - введення в будівлі; 14 - водоспоживачі чистої води 7, з яких вона насосною станцією другого підйому (НС-П) 8 подається водоводами 9 в напірно-регулюючу споруду 10 (наземний або підземний резервуар, розміщений на природному піднесенні, водонапірна вежа або гідропневматична установка). Звідси вода надходить магістральними лініями 11 і розподільним трубам 12 водопровідної мережі до вводів в будівлі 13 і споживачам 14.

Систему водопостачання або проектування зазвичай поділяють на дві частини: зовнішню та внутрішню. До зовнішнього водопроводу відносять всі споруди для огорожі, очищення та розподілу води водопровідною мережею до вводів у будівлі. Внутрішні водопроводи являють собою сукупність пристроїв, що забезпечують одержання води із зовнішньої мережі та подачу її до водорозбірних приладів, розташованих у будівлі.

Використання підземних вододжерел зазвичай дозволяє обходитися без очисних споруд. Вода подається безпосередньо в запасні резервуари 2. При використанні підземних вод, а також водопостачання великих міст може бути не один, а кілька джерел

Схема водопроводу при підземному вододжерелі

1 – артезіанська свердловина з насосом; 2 – запасний резервуар; 3 – НС-II; 4 – водонапірна вежа; 5 - водопровідна мережа

водоживлення, що розташовані з різних сторін населеного пункту. Таке водопостачання дозволяє отримати більш рівномірний розподіл води по мережі та надходження її до споживачів. Нерівномірність водоспоживання зі збільшенням чисельності населення містах значною мірою згладжується, що дозволяє обходитися без напірно-регулюючих споруд. У цьому випадку вода від НС-П надходить безпосередньо до труб водопровідної мережі.

Подача води для цілей пожежогасіння у містах забезпечується пожежними автомобілями від гідрантів, встановлених на водопровідній мережі. У невеликих містах для подачі води на гасіння пожеж включають додаткові насоси в СР-І, а у великих містах пожежна витрата становить незначну частину водоспоживання, тому практично не впливають на режим роботи водопроводу.

Відповідно до сучасних норм у населених пунктах з кількістю жителів до 500 осіб, які розташовуються в основному в сільській місцевості, повинен влаштовуватися об'єднаний водопровід високого тиску, що забезпечує господарсько-питні, виробничі та пожежні потреби. Однак нерідкі випадки, коли споруджується лише господарсько-питний водопровід, а на пожежні потреби воду подають пересувними насосами з водойм та резервуарів, що поповнюються від водопроводу.

У малих населених пунктах для господарсько-протипожежних потреб найчастіше влаштовуються системи місцевого водопостачання із забором води із підземних джерел (шахтних колодязів чи свердловин). Як водопідйомні пристрої застосовують відцентрові та поршневі насоси, системи «Ерліфт», ветросилові установки та ін. Найбільш надійні та зручні в експлуатації відцентрові насоси. Що стосується інших водопідйомних пристроїв, то внаслідок малої продуктивності вони можуть використовуватися лише для поповнення пожежних запасів води у водоймищах, резервуарах, водонапірних вежах.

Опис:

Забезпечення населення Росії якісною питною водою є однією з головних державних завдань, яка набула особливої ​​актуальності у зв'язку з погіршенням загальної екологічної обстановки, що спостерігається практично повсюдно, і надмірним забрудненням водних об'єктів і джерел водопостачання.

Питне водопостачання сільського індивідуального житла у західно-сибірському регіоні

Результати промислових випробувань станції очищення води*

Усі досліджувані режими роботи вузла озонування води експериментальної станції додатково супроводжувалися визначенням ефективності очищення води при зміні параметрів озонування. Як базовий варіант порівняння досліджувався режим очищення води за традиційною технологією: аерація вихідної води повітрям у колоні через заглиблені аератори з подальшим фільтруванням.

Отримані результати показали (табл. 2), що з очищенні підземних вод необхідна ефективність (відповідність ГОСТ), з використанням традиційної технології, забезпечується лише за швидкостях фільтрування до 8 м/ч. Використання озону в якості окислювача технології попередньої обробки води перед фільтруванням дозволяє інтенсифікувати процес очищення в цілому, при цьому продуктивність технологічного процесу очищення залежить від способу введення озону в оброблювану воду.

Проведені промислові випробування дозволили визначити найбільш ефективні режими озонування води, які можуть бути покладені в основу технологічних схем станцій, що проектуються в залежності від якісного складу підземних вод, що підлягають очищенню, наявності необхідного технологічного обладнання, можливостей його придбання або виготовлення. На підставі результатів промислових випробувань було розроблено технічні рекомендації для проектування, виготовлення, монтажу та експлуатації станцій середньої потужності (до 3000 м 3 /добу).

Найбільш прийнятною з погляду комплектування технологічним обладнаннямта експлуатації станцій є технологія попередньої обробки води озоноповітряною сумішшю шляхом подачі її в озонаторну колону під дощувальний вузол з подальшим фільтруванням зі швидкостями до 16 м/год, при цьому якість очищеної води відповідає ГОСТ.

Диспергування озоноповітряної суміші безпосередньо в оброблюваній воді через різні аератори дозволяє досягти вищої якості води при підвищених, порівняно з традиційною технологією, швидкостях фільтрування (до 12-25 м/год залежно від способу введення озоноповітряної суміші).

Ефективність процесу озонування, як технологічного процесу, залежить не тільки від продуктивності генератора озону, але й багато в чому від ефективності контакту озоноповітряної суміші з оброблюваною водою, а саме від ефективності перемішування та розчинення озону у воді, що в свою чергу впливає на швидкість процесів окислення, що протікають . Слід також враховувати і фактори, що впливають швидкість деструкції озону (температура, наявність у воді окислювачів, металів і т.д.).

Оскільки станції працювали в періодичному режимі (пояснюється нерівномірністю водорозбору або повною відсутністю його в нічний годинник), вимагалося використання аераторів, які відповідають таким вимогам: максимальне диспергування озоноповітряної суміші, захищеність від забруднення оксидами заліза, можливість оперативної регенерації.

Розроблені конструкції аераторів для подачі та диспергування озоноповітряної суміші показали за період випробувань задовільну та надійну роботу.

При подачі озоноповітряної суміші всередину перфорованої серцевини аератора тиск усередині неї підвищується, озоноповітряна суміш через перфорацію надходить під кільця, при цьому останні тиском повітря розсуваються, і між ними утворюється щілини повітря, через які озоноповітряна суміш у вигляді дрібних бульбашок надходить в оброблювану воду, озоном. Суміш, що виходить з перфорованої серцевини, проходить через ряд щілин, що утворюються між кільцями, багаторазово при цьому диспергуючись на дрібні бульбашки. У разі засмічення зазору між кільцями тиск усередині серцевини підвищується, кільця розсуваються і забруднення тиском повітря виштовхуються в рідину. Величина проміжків регулюється і обумовлена ​​жорсткістю пружини, підібраної на необхідний режим роботи аератора і забезпечує необхідне диспергування озоноповітряної суміші.

Штучну регенерацію поверхні, що аерує, аератора можна здійснювати поперемінним короткочасним різким. штучним підвищеннямі зниженням тиску всередині серцевини, причому зазори аератора звільняються від забруднень.

У разі припинення подачі озоноповітряної суміші (у нічний час, коли станція не працює), тиск усередині серцевини падає і кільця, підпружені кришкою, стискаються між собою, запобігаючи доступу води всередину аератора.

Як варіант досліджувалась можливість низьконапірного піддуву озоноповітряної суміші під дощувальний вузол в озонаторній колоні. Колона є герметичний резервуар, обладнаний системою вентиляції, при цьому Нижня частинавиконує роль контактної камери озону з оброблюваною водою, а верхня обладнана оголовком для введення сирої води, що обробляється, її диспергування, деаерації і насичення озоноповітряної сумішшю. Всередині оголовка встановлена ​​ежекторна насадка для змішування води, що обробляється, з підсмоктується з каналів колони частково відпрацьованим озоном. Над оголовком встановлено вихровий аератор для дегазації сирої води та первинного насичення її киснем атмосферного повітря.

Озоноповітряна суміш підводиться в колону через аератори, що дозволяють тонко диспергувати озоноповітряну суміш. Необхідний ступінь масопередачі озоноповітряної суміші оброблювану воду забезпечується висотою і пористістю дощувача, встановленого в оголовку під ежекторною насадкою. Необхідна тривалість контакту води з озоном, необхідна для протікання реакцій окислення, забезпечується об'ємом і числом каналів у колоні, які вода послідовно проходить від вузла її введення в колону до випуску.

Дегазація сирої води і попереднє її насичення киснем здійснюється в пінному шарі, утвореному факелом води, що розбризкується через насадку у вихровому аераторі, завихряемим примусово поданим повітрям.

У процесі промислових випробувань станцій та відпрацювання варіантів технології в залежності від якісного складу вихідної води вдалося встановити, що при обробці підземних вод з невисоким вмістом Fеобщ, Мn, за відсутності сірководню та невисокому вмісті NH 4 (в основному це підземні води південно-південно-східних) областей Західно-Сибірського регіону) доцільніше здійснювати піддув збагаченого озоном повітря безпосередньо у вихровий аератор. Це дозволяє використовувати в технології водопідготовки низьконапірне повітродувне обладнання (вентилятори) та застосовувати малопродуктивні озонатори.

На підставі проведених досліджень та промислових випробувань експериментальних станцій розроблено проектно-конструкторську документацію, виготовлено, змонтовано та запущено в експлуатацію блочно-комплектні станції очищення підземних вод продуктивністю 500 м 3 /добу. у ПЗ ЖКГ с. Олександрівське (3 шт.), П. Каргасок (2 шт.), продуктивністю до 800 м 3 /сут. у п. Каргасок Томської області. Передано робочу документацію для виготовлення та монтажу блокових станцій (500 м 3 /добу) в р/ц Парабель, Молчанове (Томська обл.). З метою виготовлення та монтажу експериментальної промислової станції очищення підземних вод продуктивністю 3000 м3/добу. для нафтогазовидобувного підприємства у м. Новий Уренгой (Ханти-Мансійський автономний округ) передано робочу документацію до СП «Модус Корпорейшн» (Росія-Франція, м. Сургут, Тюменська обл.).

Будівництво індивідуальних будинків, що займає нині значне місце у реалізації загальнодержавних програм «Житло», «Свій дім» потребує комплексного вирішення питання інженерного забезпечення. Комфортність житла забезпечується не лише його архітектурою, а й багато в чому залежить від якості та надійності інженерних систем: водопостачання, каналізації та ін.

Система водопостачання, що забезпечує житло якісною водою за порівняно невисоких капітальних та експлуатаційних витрат займає одне з головних місць у загальній системі життєзабезпечення житла.

Створення індивідуальних систем водопостачання для окремого будинку, групи індивідуальних будинків стає актуальною, з одного боку, через тарифи за воду, що постійно підвищуються, забирається з централізованих систем водопостачання, з іншого боку – якщо приєднання до централізованої системи водопостачання з будь-яких причин неможливе або економічно невигідне (віддаленість від централізованих систем водопостачання , значні витрати на приєднання до мереж тощо). Особливістю індивідуального водоочисного обладнання, а також умов його експлуатації у складі автономних інженерних систем житлового будинку в Західно-Сибірському регіоні є невелика продуктивність (1-5 м 3 /добу), нерівномірність водорозбору протягом доби, днів тижня та сезону. При цьому воно має відрізнятися компактністю, максимальною зручністю в обслуговуванні та забезпечувати надійне очищення вихідних підземних вод певного складу до питного стандарту.

Розроблені авторами конструкції індивідуальних (рис. 2, 3) та колективних (рис. 4, 5) установок очищення підземних вод для питного водопостачання сільських будинків у Західно-Сибірському регіоні враховують не лише специфіку якісного складу вод, а й специфіку водоспоживання води населенням у цьому регіоні (тривалість та інтенсивність водорозбору по годинах доби та сезонах року, норми витрачання води на людину, середній склад сім'ї тощо).

Конструктивні особливості водоочисних установок враховують не тільки вищевказані регіональні фактори, але й вимоги споживачів до якості очищеної води, наприклад, якщо за деякими показниками потрібна підвищена якість води в порівнянні з ГОСТ. Існуючі на сьогоднішній день системи водопостачання сільських населених пунктів дозволяють кардинально змінити ситуацію щодо постачання населення якісною питною водою. Як правило, сільські населені пункти мають як джерело водопостачання артезіанську свердловину (одну або кілька), наприклад, у Томській області таких сільських населених пунктів понад 75 %, а як акумулятор води – одну або кілька (1–3) водонапірних веж. Як правило, ці дві ланки становлять основу системи водопостачання населеного пункту.

У багатьох сільських населених пунктах приватне індивідуальне житло має водозабірні свердловини і не користується послугами систем водопостачання населеного пункту.

Водопровідні мережі, що подають воду від веж до житла за своїм виконанням, конфігурації (розгалуженість мереж), використовуваних матеріалів труб, за способами їх прокладання та наявності споруд на них (водорозбірні колонки, пожежні гідранти і т.д.) настільки різнолики, що не піддаються будь-якої прийнятної систематизації. Однак це не може стати на заваді вирішенню проблеми удосконалення систем водопостачання сільських населених пунктів.

На підставі досліджень, що проводяться колективом співробітників ТДАСУ в різних районах Західно-Сибірського регіону (Томська, Тюменська, Кемеровська, Новосибірська області та Алтайський край), досить широкого використання у практиці водоочищення від розроблених ТДАСУ станцій малої та середньої потужності, доведена до виробництва серія індивідуального водоочисного обладнання призначений для очищення підземних вод (рис. 3, 5). Слід зазначити, що вибір водоочисного обладнання потребує достатньо коректної оцінки якості підземних вод, що підлягають очищенню та використанню для питних цілей. Технічна характеристикарозробленого водоочисного обладнання наведено у табл. 3.

Як варіант для сільського будинку з подвір'ям та присадибною ділянкою, що має власну водозабірну свердловину, авторами розроблено комбінований бак-акумулятор води із вбудованою водоочисною установкою (рис. 6). Бак одночасно виконує дві функції: служить як накопичувач води, а вбудований комбінований фільтр забезпечує очищення підземних вод вимог ГОСТ. Місткість бака-акумулятора визначається виходячи із щодобової кількості води, що витрачається на господарсько-питні потреби, а продуктивність водоочисної установки – виходячи з максимальної годинної витрати води в сезон максимального споживання води (як правило, літній період).

Як технологічна споруда, бак-акумулятор на індивідуальній системі водопостачання сільського житлового будинку виконує функції окислення сирої води, її дегазації, аерування та очищення. Бак може встановлюватися в горищному приміщенні житлового будинку або будь-якої надвірної споруди, крім цього може встановлюватися на окремій естакаді в зручному для користування місці. Залежно від місця встановлення, в окремих випадках його потрібно утеплювати на зимовий період.

Тривалі промислові випробування різного водоочисного обладнання для очищення підземних вод у різних районах Томської, Кемеровської, Тюменської та Свердловської областей на системах водопостачання малої потужності (до 5 м3/добу) індивідуальних будинків показали їхню задовільну та надійну роботу.

Малогабаритні станції продуктивністю до 100 м3/добу. змонтовано та запущено в експлуатацію на системах водопостачання підприємств у м. Рубцовськ (Алтайський край), п. Яя (Кемеровська обл.); ДОЦ «Дружба», «Сонечко», «Лукомор'я», «Юний Томіч» (с. Анікіно, Томська обл.), ДОЦ «Сонячний» (п. Калтай, Томська обл.), в р/ц Молчанове та Парабель (Томська) обл.), м. Сургут (Тюменська обл.), Томській філії АТ «Сібмост» (м. Томськ), мм. Сухий Лог, Богданович, Єкатеринбург (Свердловська обл.) та ін.

Розроблено робочу проектно-конструкторську документацію, і на її підставі виготовлено та впроваджено малу серію водоочисних установок на системах водопостачання індивідуальних житлових будинків у селищах: Анікіно, Тимірязєво, Кислівка, Наука, Якір, Каргасок; с. Олександрівське, с. Кожевникове та р/ц Молчанове (Томська обл. – всього 24 шт.), п. Яя (Кемеровська обл. – 8 шт.), м. Рубцовськ (Алтайський край – 6 шт.), м. Сургут (Тюменська обл. – 4 шт.), м. Єкатеринбург (1 шт.), у цехах приготування та розливу мінеральної та газованої води у с. Зирянське, п. Шегарка та п. Чажемто (Томська обл. – 4 шт.).

З метою розробки ефективних, надійних та простих в експлуатації технологій та водоочисного обладнання, в натурних умовах населених пунктів регіону колективом працівників ТДАСУ проводяться комплексні технологічні дослідження. В результаті експериментальних досліджень розробляються технології, що дозволяють одержати кондиційну воду, що відповідає сучасним вимогам.

ЛІТЕРАТУРА

1. Алексєєв М. І., Дзюбо В. В. Дослідження технології очищення підземних вод та розробка індивідуального водоочисного обладнання// Известия вузів. Будівництво. № 10, 1998, с. 88-93.

2. Дзюбо В. В., Алфьорова Л. І. Автономна станція водопостачання з підземних джерел// Інформаційний листок № 258-96. Томськ; МТЦНТІіП, 1996. 4 с.

3. Дзюбо В. В., Алфьорова Л. І. Аерація-дегазація підземних вод у процесі очищення// Водопостачання та санітарна техніка. №6, 2003, с. 21-25.

4. Дзюбо В. В., Алфьорова Л. І. Вивчення кінетичних параметрів процесу аерації дегазації підземних вод // Вісник Томського державного арх.-стор. ун-та.-Томськ: ТДАК, №1 (6), 2002, с. 171-181.

5. Дзюбо В. В., Алфьорова Л. І. Багатоканальна протиточна озонаторна колона// Інформаційний листок № 234-96. Томськ; МТЦНТІіП, 1996, 4 с.

6. Дзюбо В. В. Дослідження можливості та ефективності озонування підземних вод Західного Сибіру для питного водопостачання// Известия ВУЗів. Будівництво, № 6, 1997, с. 85-89.

7. Дзюбо У. У. Ефективність озонування у процесі очищення підземних вод// Вісник Томського держ. арх.-стор. ун-ту. Томськ; ТДАСУ, №1, 2004, с. 107-115.

8. А.с. 1370090 СРСР, МКІ СО 2 F 3/20. Пристрій для аерації рідини / Дзюбо В. В.Опубл. 30.01.88. Бюл. №4.

9. Дзюбо В. В. Пневматичні аератори для насичення рідин газами// Науково-технічні розробки: водопостачання та водовідведення: Збірник інформаційних матеріалів. Томськ; МТЦНТІіП, 1995, 42 с.

10. Дзюбо В. В., Алфьорова Л. І. Малогабаритне водоочисне обладнання для індивідуального житла в сільській місцевості Західного Сибіру// Проблеми питного водопостачання та шляхи їх вирішення: Збірник матеріалів науково-технічного семінару. М.: ВІМІ, 1997, с. 98-103.

11. Дзюбо В. В., Алфьорова Л. І., Черкашин В. І. Водоочисні системи для індивідуального будинку// Сільське будівництво, №1, 1998, с. 35-37.