Водоснабжение дачных и коттеджных поселков. Схема системы водоснабжения населенного пункта Персонал, занятый на полях орошения, в том числе и сезонные рабочие, после окончания смены должны принять душ

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.

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.

Описание:

Обеспечение населения России качественной питьевой водой является одной из главных государственных задач, которая приобрела особую актуальность в связи с наблюдающимся практически повсеместно ухудшением общей экологической обстановки и чрезмерным загрязнением водных объектов и источников водоснабжения.

Питьевое водоснабжение сельского индивидуального жилья в западно-сибирском регионе

Результаты промышленных испытаний станции очистки воды*

Все исследуемые режимы работы узла озонирования воды на экспериментальной станции дополнительно сопровождались определением эффективности очистки воды при изменении параметров озонирования. В качестве базового варианта сравнения исследовался режим очистки воды по традиционной технологии: аэрация исходной воды воздухом в колонне через заглубленные аэраторы с последующим фильтрованием.

Полученные результаты показали (табл. 2), что при очистке подземных вод требуемая эффективность (соответствие ГОСТ), при использовании традиционной технологии, обеспечивается лишь при скоростях фильтрования до 8 м/ч. Использование озона в качестве окислителя в технологии предварительной обработки воды перед фильтрованием позволяет интенсифицировать процесс очистки в целом, при этом производительность технологического процесса очистки зависит от способа ввода озона в обрабатываемую воду.

Проведенные промышленные испытания позволили определить наиболее эффективные режимы озонирования воды, которые могут быть положены в основу технологических схем проектируемых станций в зависимости от качественного состава подземных вод, подлежащих очистке, наличия требуемого технологического оборудования, возможностей его приобретения или изготовления. На основании результатов промышленных испытаний были разработаны технические рекомендации для проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации станций средней мощности (до 3000 м 3 /сут.).

Наиболее приемлемой с точки зрения комплектования технологическим оборудованием и эксплуатации станций является технология предварительной обработки воды озоновоздушной смесью путем подачи ее в озонаторную колонну под дождевальный узел с последующим фильтрованием со скоростями до 16 м/ч, при этом качество очищенной воды соответствует ГОСТ.

Диспергирование озоновоздушной смеси непосредственно в обрабатываемой воде через различные аэраторы позволяет добиться более высокого качества воды при повышенных, по сравнению с традиционной технологией, скоростях фильтрования (до 12–25 м/ч в зависимости от способа ввода озоновоздушной смеси).

Эффективность процесса озонирования, как технологического процесса, зависит не только от производительности генератора озона, но и во многом от эффективности контакта озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой, а именно от эффективности перемешивания и растворения озона в воде, что в свою очередь влияет на скорость протекающих процессов окисления. Следует также учитывать и факторы, влияющие на скорость деструкции озона (температура, наличие в воде окислителей, металлов и т.д.).

Поскольку станции работали в периодическом режиме (объясняется неравномерностью водоразбора или полным отсутствием его в ночные часы), требовалось использование аэраторов, удовлетворяющих следующим требованиям: максимальное диспергирование озоновоздушной смеси, защищенность от загрязнения окислами железа, возможность оперативной регенерации.

Разработанные конструкции аэраторов для подачи и диспергирования озоновоздушной смеси показали за период испытаний удовлетворительную и надежную работу.

При подаче озоновоздушной смеси внутрь перфорированной сердцевины аэратора давление внутри нее повышается, озоновоздушная смесь через перфорацию поступает под кольца, при этом последние давлением воздуха раздвигаются, и между ними образуется воздухопроводящие щели, через которые озоновоздушная смесь в виде мелких пузырьков поступает в обрабатываемую воду, насыщая ее озоном. Выходящая из перфорированной сердцевины смесь проходит через ряд щелей, образующихся между кольцами, многократно при этом диспергируясь на мелкие пузырьки. В случае засорения зазора между кольцами давление внутри сердцевины повышается, кольца раздвигаются, и загрязнения давлением воздуха выталкиваются в жидкость. Величина зазоров регулируется и обусловлена жесткостью пружины, подобранной на требуемый режим работы аэратора и обеспечивающей требуемое диспергирование озоновоздушной смеси.

Искусственную регенерацию аэрирующей поверхности аэратора можно осуществлять попеременным кратковременным резким искусственным повышением и понижением давления внутри сердцевины, при этом зазоры аэратора освобождаются от загрязнений.

В случае прекращения подачи озоновоздушной смеси (в ночные часы, когда станция не работает), давление внутри сердцевины падает и кольца, подпружиненные крышкой, сжимаются между собой, предотвращая доступ воды внутрь аэратора.

В качестве варианта исследовалась возможность низконапорного поддува озоновоздушной смеси под дождевальный узел в озонаторной колонне. Колонна представляет собой герметичный резервуар, оборудованный системой вентиляции, при этом нижняя часть выполняет роль контактной камеры озона с обрабатываемой водой, а верхняя оборудована оголовком для ввода обрабатываемой сырой воды, ее диспергирования, деаэрации и насыщения озоновоздушной смесью. Внутри оголовка установлена эжекторная насадка для смешивания обрабатываемой воды с подсасываемым из каналов колонны частично отработанным озоном. Над оголовком установлен вихревой аэратор для дегазации сырой воды и первичного насыщения ее кислородом атмосферного воздуха.

Озоновоздушная смесь подводится в колонну через аэраторы, позволяющие тонко диспергировать озоновоздушную смесь. Необходимая степень массопередачи озоновоздушной смеси в обрабатываемую воду обеспечивается высотой и пористостью дождевателя, установленного в оголовке под эжекторной насадкой. Требуемая продолжительность контакта воды с озоном, необходимая для протекания реакций окисления, обеспечивается объемом и числом каналов в колонне, которые обрабатываемая вода последовательно проходит от узла ее ввода в колонну до выпуска.

Дегазация сырой воды и предварительное ее насыщение кислородом осуществляется в пенном слое, образуемом факелом разбрызгиваемой через насадку в вихревом аэраторе воды, завихряемым принудительно подаваемым воздухом.

В процессе промышленных испытаний станций и отработки вариантов технологии в зависимости от качественного состава исходной воды удалось установить, что при обработке подземных вод с невысоким содержанием Fеобщ, Мn, при отсутствии сероводорода и невысоком содержании NH 4 (в основном это подземные воды юго и юго-восточных областей Западно-Сибирского региона) целесообразнее осуществлять поддув обогащенного озоном воздуха непосредственно в вихревой аэратор. Это позволяет использовать в технологии водоподготовки низконапорное воздуходувное оборудование (вентиляторы) и применять малопроизводительные озонаторы.

На основании проведенных исследований и промышленных испытаний экспериментальных станций разработана проектно-конструкторская документация, изготовлены, смонтированы и запущены в эксплуатацию блочно-комплектные станции очистки подземных вод производительностью 500 м 3 /сут. в ПО ЖКХ с. Александровское (3 шт.), п. Каргасок (2 шт.), производительностью до 800 м 3 /сут. в п. Каргасок Томской области. Передана рабочая документация для изготовления и монтажа блочных станций (500 м 3 /сут.) в р/ц Парабель, Молчаново (Томская обл.). С целью изготовления и монтажа экспериментальной промышленной станции очистки подземных вод производительностью 3000 м 3 /сут. для нефтегазодобывающего предприятия в г. Новый Уренгой (Ханты-Мансийский автономный округ) передана рабочая документация в СП «Модус Корпорейшн» (Россия-Франция, г. Сургут, Тюменская обл.).

Строительство индивидуальных домов, занимающее в настоящее время значительное место в реализации общегосударственных программ «Жилище», «Свой дом» требует комплексного решения вопроса инженерного обеспечения. Комфортность жилья обеспечивается не только его архитектурой, но и во многом зависит от качества и надежности инженерных систем: водоснабжения, канализации и др.

Система водоснабжения, обеспечивающая жилье качественной водой при сравнительно невысоких капитальных и эксплуатационных затратах занимает одно из главных мест в общей системе жизнеобеспечения жилья.

Создание индивидуальных систем водоснабжения для отдельного дома, группы индивидуальных домов становится актуальной, с одной стороны, по причине постоянно повышающихся тарифов за воду, забираемую из централизованных систем водоснабжения, с другой стороны – если присоединение к централизованной системе водоснабжения по каким-либо причинам невозможно или экономически невыгодно (удаленность от централизованных систем водоснабжения, значительные затраты на присоединение к сетям и т.п.). Особенностью индивидуального водоочистного оборудования, а также условий его эксплуатации в составе автономных инженерных систем жилого дома в Западно-Сибирском регионе является небольшая производительность (1–5 м 3 /сут.), неравномерность водоразбора в течение суток, дней недели и сезона. При этом оно должно отличаться компактностью, максимальным удобством в обслуживании и обеспечивать надежную очистку исходных подземных вод определенного состава до питьевого стандарта.

Разработанные авторами конструкции индивидуальных (рис. 2, 3) и коллективных (рис. 4, 5) установок очистки подземных вод для питьевого водоснабжения сельских домов в Западно-Сибирском регионе учитывают не только специфику качественного состава вод, но и специфику водопотребления воды населением в данном регионе (продолжительность и интенсивность водоразбора по часам суток и сезонам года, нормы расходования воды на человека, средний состав семьи и т.д.) .

Конструктивные особенности водоочистных установок учитывают не только вышеуказанные региональные факторы, но и требования потребителей к качеству очищенной воды, например, если по некоторым показателям требуется повышенное, по сравнению с ГОСТ, качество воды. Существующие на сегодняшний день системы водоснабжения сельских населенных пунктов позволяют кардинально изменить ситуацию по снабжению населения качественной питьевой водой. Как правило, сельские населенные пункты имеют в качестве источника водоснабжения артезианскую скважину (одну или несколько), например, в Томской области таких сельских населенных пунктов более 75 %, а в качестве аккумулятора воды – одну или несколько (1–3) водонапорных башен. Как правило, эти два звена составляют основу системы водоснабжения населенного пункта.

Во многих сельских населенных пунктах частное индивидуальное жилье имеет свои водозаборные скважины и не пользуется услугами систем водоснабжения населенного пункта.

Водопроводные разводящие сети, подающие воду от башен к жилью по своему исполнению, конфигурации (разветвленность сетей), используемым материалам труб, по способам их прокладки и наличию сооружений на них (водоразборные колонки, пожарные гидранты и т.д.) настолько разнолики, что не поддаются какой-либо приемлемой систематизации. Однако это не может помешать решению проблемы усовершенствования систем водоснабжения сельских населенных пунктов.

На основании исследований, проводимых коллективом сотрудников ТГАСУ в различных районах Западно-Сибирского региона (Томская, Тюменская, Кемеровская, Новосибирская области и Алтайский край), достаточно широкого использования в практике водоочистки разработанных ТГАСУ станций малой и средней мощности, доведена до производства серия индивидуального водоочистного оборудования, предназначенного для очистки подземных вод (рис. 3, 5). Следует отметить, что выбор водоочистного оборудования требует достаточно корректной оценки качества подземных вод, подлежащих очистке и использованию для питьевых целей. Техническая характеристика разработанного водоочистного оборудования приведена в табл. 3.

В качестве варианта для сельского дома с подворьем и приусадебным участком, имеющего собственную водозаборную скважину, авторами разработан комбинированный бак-аккумулятор воды с встроенной водоочистной установкой (рис. 6). Бак одновременно выполняет две функции: служит как накопитель воды, а встроенный комбинированный фильтр обеспечивает очистку подземных вод до требований ГОСТ. Емкость бака-аккумулятора определяется исходя из ежесуточного количества расходуемой воды на хозяйственно-питьевые нужды, а производительность водоочистной установки – исходя из максимального часового расхода воды в сезон максимального потребления воды (как правило, летний период).

Как технологическое сооружение, бак-аккумулятор на индивидуальной системе водоснабжения сельского жилого дома выполняет функции окисления сырой воды, ее дегазации, аэрирования и очистки. Бак может устанавливаться в чердачном помещении жилого дома, либо любой надворной постройки, кроме этого может устанавливаться на отдельной эстакаде в удобном для пользования месте. В зависимости от места его установки, в отдельных случаях его требуется утеплять на зимний период.

Длительные промышленные испытания различного водоочистного оборудования для очистки подземных вод в различных районах Томской, Кемеровской, Тюменской и Свердловской областей на системах водоснабжения малой мощности (до 5 м 3 /сут.) индивидуальных домов показали их удовлетворительную и надежную работу.

Малогабаритные станции производительностью до 100 м 3 /сут. смонтированы и запущены в эксплуатацию на системах водоснабжения предприятий в г. Рубцовск (Алтайский край), п. Яя (Кемеровская обл.); ДОЦ «Дружба», «Солнышко», «Лукоморье», «Юный Томич» (с. Аникино, Томская обл.), ДОЦ «Солнечный» (п. Калтай, Томская обл.), в р/ц Молчаново и Парабель (Томская обл.), г. Сургут (Тюменская обл.), Томском филиале АО «Сибмост» (г. Томск), гг. Сухой Лог, Богданович, Екатеринбург (Свердловская обл.) и др.

Разработана рабочая проектно-конструкторская документация, и на ее основании изготовлена и внедрена малая серия водоочистных установок на системах водоснабжения индивидуальных жилых домов в поселках: Аникино, Тимирязево, Кисловка, Наука, Якорь, Каргасок; с. Александровское, с. Кожевниково и р/ц Молчаново (Томская обл. – всего 24 шт.), п. Яя (Кемеровская обл. – 8 шт.), г. Рубцовск (Алтайский край – 6 шт.), г. Сургут (Тюменская обл. – 4 шт.), г. Екатеринбург (1 шт.), в цехах приготовления и розлива минеральной и газированной воды в с. Зырянское, п. Шегарка и п. Чажемто (Томская обл. – 4 шт.).

С целью разработки эффективных, надежных и простых в эксплуатации технологий и водоочистного оборудования, в натурных условиях населенных пунктов региона коллективом сотрудников ТГАСУ проводятся комплексные технологические исследования. В результате экспериментальных исследований разрабатываются технологии, позволяющие получить кондиционную воду, соответствующую современным требованиям.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев М. И., Дзюбо В. В. Исследование технологии очистки подземных вод и разработка индивидуального водоочистного оборудования// Известия вузов. Строительство. № 10, 1998, с. 88-93.

2. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Автономная станция водоснабжения из подземных источников// Информационный листок № 258-96. Томск; МТЦНТИиП, 1996. 4 с.

3. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Аэрация-дегазация подземных вод в процессе очистки// Водоснабжение и санитарная техника. № 6, 2003, с. 21-25.

4. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Изучение кинетических параметров процесса аэрации дегазации подземных вод // Вестник Томского государственного арх.-стр. ун-та.-Томск: ТГАС, №1 (6), 2002, с. 171-181.

5. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Многоканальная противоточная озонаторная колонна// Информационный листок № 234-96. Томск; МТЦНТИиП, 1996, 4 с.

6. Дзюбо В. В. Исследование возможности и эффективности озонирования подземных вод Западной Сибири для питьевого водоснабжения// Известия Вузов. Строительство, № 6, 1997, с. 85-89.

7. Дзюбо В. В. Эффективность озонирования в процессе очистки подземных вод// Вестник Томского гос. арх.-стр. ун-та. Томск; ТГАСУ, № 1, 2004, с. 107-115.

8. А.с. 1370090 СССР, МКИ СО 2 F 3/20. Устройство для аэрации жидкостей/ Дзюбо В. В.Опубл. 30.01.88. Бюл. № 4.

9. Дзюбо В. В. Пневматические аэраторы для насыщения жидкостей газами// Научно-технические разработки: водоснабжение и водоотведение: Сборник информационных материалов. Томск; МТЦНТИиП, 1995, 42 с.

10. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Малогабаритное водоочистное оборудование для индивидуального жилья в сельской местности Западной Сибири// Проблемы питьевого водоснабжения и пути их решения: Сборник материалов научно-технического семинара. М.: ВИМИ, 1997, с. 98-103.

11. Дзюбо В. В., Алферова Л. И., Черкашин В. И. Водоочистные системы для индивидуального дома// Сельское строительство, №1, 1998, с. 35-37.

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

Рис. 1. 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 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.

Рис. 2. Схема водопровода при подземном водоисточнике: 1 - артезианская скважина с насосом; 2 - запасной резервуар; 3 - НС-II; 4 - водонапорная башня; 5 - водопроводная сеть

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.

Вид источника водоснабжения, и что он определяет

Состав системы, начиная от водозабора

Станции I и II подъёма

Особенности устройства наружной сети

Состав трубопроводов

Подготовка воды

Заключение

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

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям, автор научной работы - Зверева С.М., Бартова Л.В.

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

Питьевое водоснабжение сельского индивидуального жилья в западно-сибирском регионе

ЛИТЕРАТУРА

Другие статьи:

Вид источника водоснабжения, и что он определяет

Состав системы, начиная от водозабора

Станции I и II подъёма

Особенности устройства наружной сети

Состав трубопроводов

Подготовка воды

Заключение

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

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям, автор научной работы - Зверева С.М., Бартова Л.В.

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

Питьевое водоснабжение сельского индивидуального жилья в западно-сибирском регионе

ЛИТЕРАТУРА

Еще на эту тему:

Другие статьи: