Водоснабжение и водоотведение

Содержание:

1. Сравнительная характеристика источников водоснабжения и требования предъявляемые к ним?
2. Основные показатели качества питьевой воды?
4. Процесс Фильтрации?
5. Принцип работы аэротенка?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнительная характеристика источников водоснабжения и требования предъявляемые к ним?

Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при устройстве системы водоснабжения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а, следовательно, стоимость и строительства, и эксплуатации.

Требования к источнику водоснабжения

Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим основным требованиям:

• обеспечивать получение из него необходимых количеств воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта;

• обеспечивать бесперебойность снабжения водой потребителей;

• давать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволяет достичь требуемого качества путем простой и дешевой ее очистки;

• обеспечивать возможность подачи воды объекту с наименьшей затратой средств;

• обладать такой мощностью, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.

Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого данного объекта требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен объект.

Классификация источников водоснабжения

Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к трем основным группам:

• поверхностные источники;

• подземные источники;

• искусственные источники.

Поверхностные источники

К поверхностным источникам водоснабжения относятся:

• моря или их отдельные части (заливы, проливы),

• водотоки (реки, ручьи, каналы),

• водоемы (озера, пруды, водохранилища, обводненные карьеры),

• болота,

• природные выходы подземных вод (гейзеры, родники),

• ледники и снежники.

Характерными качествами речной воды являются относительно большая мутность (особенно в период паводков), высокое содержание органических веществ, бактерий, часто значительная цветность. Наряду с этим речная вода характеризуется обычно относительно малым содержанием минеральных солей и, в частности, относительно небольшой жесткостью.

Вода озер обычно отличается весьма малым содержанием взвешенных веществ (то есть малой мутностью или, иначе, большой прозрачностью), кроме прибрежной зоны, где мутность воды увеличивается в результате волнения. Степень минерализации озерной воды весьма различна.

Поверхностные источники характеризуются значительными колебаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды года. Качество воды рек и озер в большой степени зависит от интенсивности выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, а также от загрязнения ее поверхностными стоками и сточными водами городов и промышленных предприятий.

Сезонные колебания качества речной воды нередко бывают весьма резкими. В период паводка сильно возрастает мутность и бактериальная загрязненность воды, но обычно снижается ее жесткость.

Подземные источники

К подземным источникам относятся:

• бассейны подземных вод,

• водоносные горизонты.

Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (то есть весьма прозрачны) и обычно бесцветны.

Артезианские воды, перекрытые сверху водонепроницаемыми породами, защищены от поступления проникающих с поверхности земли загрязненных стоков и обладают, поэтому высокими санитарными качествами. Такими же качествами часто обладают и родниковые воды.

Наряду с этими положительными качествами подземные воды часто сильно минерализованы. В зависимости от характера растворенных в них солей они могут обладать теми или иными отрицательными свойствами (повышенная жесткость, наличие неприятного привкуса, содержание веществ, вредно влияющих на организм человека).

Искусственные источники

К искусственным источникам водоснабжения можно отнести промышленные опреснительные установки, например, используемые в Израиле, Арабских Эмиратах или в г. Актау (Казахстан) на Мангистауском атомно-энергетическом комбинате.

Основные показатели качества питьевой воды?

Температура: оптимальная величина для питьевых целей от 7 до 11 градусов Цельсия, предельно-допустимая - плюс 35 градусов; предельная температура воды, используемой для охлаждения теплообменных аппаратов, обусловлена экономикой их работы и технологическими требованиями.  
 
Привкус и запах: препятствуют использованию воды для питьевых целей; для воды питьевого качества привкус и запах при температуре ее 20 градусов должен быть не более 2 баллов.  
 
Взвешенные вещества: препятствуют использованию воды для хозяйственно-бытовых целей (допустимое содержание - не более 2 мг/л), для питания паровых котлов и для некоторых видов производств (производство тканей, кинопленки и др.); при содержании более 50-100 мг/л могут вызывать загрязнение теплообменных аппаратов.  
 
Цветность: придает воде неприятный вид; указывает на загрязнение воды органическими веществами; препятствует использованию воды для некоторых производств (например, при изготовлении бумаги высоких сортов); допускаемая величина - в среднем за год не более 20 градусов.  
 
Окисляемость: величина окисляемости более 5-8 мг/л кислорода указывает на возможное загрязнение источника сточными водами; вызывает вспенивание воды в паровых котлах; указывает на возможность развития органических обрастаний в охлаждаемых водой теплообменных аппаратах.  
 
Растворенный сухой остаток: величина его в воде источника, используемого для питьевых целей, не должна превышать 1000мг/л; повышенный растворенный остаток в воде препятствует использованию ее для питания паровых котлов из-за снижения экономичности их работы (увеличение продувки); препятствует использованию воды для некоторых производств (синтетического каучука, капрона, кинопленки, конденсаторной бумаги).  
 
Жесткость: повышенная жесткость вызывает перерасход мыла, усиленный износ белья при стирке, затруднение варки мяса, овощей; жесткость воды хозяйственно-питьевых водопроводов должна быть не более 7 мг-экв/л и в особых случаях - до 14 мг/л; препятствует использованию воды для паровых котлов и некоторых видов производств (крашение тканей, производство искусственного волокна и т.д.); повышенная карбонатная жесткость добавочной воды при оборотных системах водоснабжения приводит к отложению карбоната кальция в теплообменных аппаратах и в охлаждающих устройствах (градирнях, брызгальных бассейнах).  
 
Активная реакция (рН): в воде питьевых водопроводов значение рН должно находиться в пределах 6,5 - 9,5; малые значения рН обычно вызывают коррозию труб, что может ухудшить вкус воды; совместно с другими показателями качества воды (температура, общая кислотность, содержание кальция и растворенный остаток) позволяет судить о способности воды отлагать в водопроводных трубах и охлаждаемой аппаратуре карбонат кальция или вызывать коррозию омываемых металлических поверхностей с образованием на них бугристых железистых наростов.  
 
Железо: повышенное содержание железа в воде хозяйственно-питьевого водопровода влияет на вкус воды, может вызвать порчу белья и появление ржавых пятен на санитарно-технических приборах; содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л; препятствует использованию воды для некоторых производств (крашение тканей, производство кинопленки и т. д.); в некоторых случаях является причиной образования в водопроводных трубах железистых отложений.  
 
Сульфаты и хлориды: обусловливают агрессивность воды по отношению к бетону на силикатном цементе.  
 
Фториды: повышение их содержания обуславливает повышенную минерализацию воды, что препятствует ее использованию для питания паровых котлов и для некоторых производств (гидрометаллургическая переработка цветных металлов, синтетический каучук, капрон и др.); недостаток фтора в питьевой воде - менее 0,5 мг/л,- а также избыток его - более 1,5 мг/л - при длительном употреблении такой воды вызывают заболевание зубов.  
 
Аммиак, нитраты, нитриты: наличие их служит сигналом о возможном загрязнении источника бытовыми сточными водами.  
 
Кремнекислота: ее наличие препятствует использованию воды для питания котлов высокого давления (из-за отложения силикатной накипи на стенках котлов и лопатках турбин).  
 
Свободная углекислота: может вызвать коррозию бетонных сооружений и водопроводных труб.  
 
Растворенный кислород: усиливает коррозию металла котлов, теплообменной аппаратуры, теплосетей и водопроводных труб. 
 
Сероводород: придает воде неприятный запах; вызывает коррозию труб и их зарастание в результате развития серобактерий.  
 
Общее число бактерий: является общим показателем развития микрофлоры и микрофауны в воде; для воды питьевого качества допускается наличие не более 100 бактерий в 1 мл воды.  
 
Кишечная палочка: является показателем загрязнения воды выделениями человека и животных; в воде питьевого качества допускается наличие не более 3 кишечных палочек в 1 литре воды.

 

Принцип работы канализационной насосной станции?

Канализационные насосные станции предназначаются для транспортировки сточных вод: ливневых, хозяйственно-бытовых и промышленных, от места их образования до места сброса или очистки.

Современная насосная канализационная станция – это емкость из стеклопластика или из металла. Внутри резервуара вмонтированы канализационные погруженные насосы, арматура, внутренние трубопроводы, датчики уровня, системы вентиляции, системы контроля уровней жидкости, напорные и подводящие патрубки, для соединения с коммунальными внешними сетями. Чтобы было удобно обслуживать оборудование, имеется лестница и площадка обслуживания. Корпус герметически закрывается люком, это позволяет избавиться от неприятных запахов.

По подводящему трубопроводу сточные воды поступают в приемную часть канализационной насосной станции, насосные агрегаты установлены на дне. Насосы закрепляются в узле, герметичная прокладка не позволяет проникать сточным водам в грунт. Насос принудительно перекачивает сточные воды в напорный трубопровод, под давлением. Присутствуют направляющие трубы для опускания и подъема насосных агрегатов, с целью их замены или технического обслуживания.

Сточные воды, при включении насоса, по напорному трубопроводу поступают в распределительную камеру, в ней установлены задвижки, которые позволяют сбрасывать ее в трубопроводы. При обычной работе канализационной насосной станции, все задвижки на трубопроводах должны находиться в открытом положении. Обратный клапан, вмонтированный в трубопровод насосных агрегатов, не позволяет возвращаться сточным водам в трубопровод насоса обратно. В положении «закрыто» задвижки находятся в случае устранения неполадок или ремонта обратных клапанов.

Процесс Фильтрации?

Фильтрация воды

Очень редко вода, имеющаяся в природе, обладает всеми необходимыми качествами. По этой причине перед использованием она должна проходить определенную подготовку, в частности, фильтрацию, соответствующую назначению такой воды.

Вода, распределяемая по водопроводной сети, в зависимости от источника водоснабжения может иметь различное происхождение. Она может забираться из источника, выкачиваться из скважины, поступать из слоя поверхностных вод (реки, озера), получаться посредством опреснения морской воды.

Но чтобы вода могла использоваться как пищевой продукт, она должна приобрести характеристики питьевой воды, то есть быть прозрачной, без цвета, без запаха и не содержать болезнетворные микробы. Помимо этого, вода имеет некоторые особые параметры, определяющие степень ее воздействия непосредственно на водопроводную сеть, водоразборное и пользовательское оборудование. Это, в частности, ее коррозийные свойства, накипеобразование, обусловливаемое растворенными в воде солями, возможные закупоривающие отложения из взвешенных твердых частиц или растворенных в воде веществ, дающих осадок при определенных условиях, и пр. Кроме того, необходим контроль за уровнем содержания в воде нежелательных или вредных веществ. Даже вода промышленного назначения должна обладать определенными характеристиками, различающимися по типу применения воды. Поскольку очень редко вода, имеющаяся в природе, обладает всеми необходимыми качествами, практически всегда перед подачей в распределительную сеть она должна проходить определенную подготовку. Суть водоподготовки составляют коагуляция, отстаивание, фильтрация, умягчение, дезинфекция, кондиционирование различного типа. Нас, в частности, интересует фильтрация воды.

Зачастую подготовка такого рода применяется, в том числе, для воды, поступающей по обычному водопроводу, поскольку, как отмечалось выше, далеко не всегда водопроводная вода имеет все необходимые качества. Бывает, что при использовании воды в течение определенного срока ее характеристики ухудшаются, и тогда вода вновь проходит определенную обработку соответственно своему фактическому назначению. Фильтры применяются также для нейтрализации кислой воды и реминерализации воды, получаемой путем тепловой дистилляции. И, наконец, фильтрация используется для финишной обработки воды в целях нейтрализации каких-либо существенных негативных характеристик, чтобы вернуть воду в природный цикл в приемлемом состоянии. Основная задача фильтрации – отделить от воды твердые взвешенные частицы (песок, грязь, листья и лепестки, ржавчина, шлаки и пр.) и тем самым предохранить от отложений, коррозии, износа и засорения водопроводную сеть на всех участках (трубопровод, сантехническая и запорная арматура), оборудование, использующее воду, и предметы, с ней соприкасающиеся.

Фильтрация осуществляется путем пропускания воды через фильтрующий слой из инертного гранулированного материала определенной зернистости (гравий, щебень, песок, антрацит) либо через кассетный элемент из водопроницаемого материала или перфорированную корзину с мелкими ячейками, задерживающими большую часть загрязняющих веществ.

Используя дополнительные фильтрующие материалы, оказывающие на воду определенное химическое или физическое воздействие, наряду с простым механическим задерживанием твердых частиц, одновременно можно удалять из воды нежелательные (или вредные) вещества, удалять нежелательные запах и вкус. Действующими техническими регламентами для некоторых сфер деятельности установка фильтров обязательна (например, обработка бытовой питьевой воды, а также воды, предназначенной для систем отопления жилых помещений). Данные регламенты содержат ряд обязательных требований.

Принцип работы аэротенка?

Аэротенк

Аэротенк – открытое железобетонное сооружение, через которое пропускается сточная вода, содержащая органические загрязнения, подается воздух и возвратный (рециркулируемый активный ил).  
В проточном аэротенке сточная жидкость поступает в аэротенк и удаляется из него непрерывно. Время пребывания жидкости в аэротенке, или время аэрации, колеблется от двух часов до нескольких суток.

Принцип работы контактных аэротенков

Принцип работы контактных аэротенков – периодический. Сточная вода загружается в них порциями, после чего аэрируется в течение некоторого времени, отстаивается и выгружается. Для удаления органических загрязнений эти аэротенки в настоящее время применяют редко вследствие их малой пропускной способности и высокой стоимости очистки. Однако такие системы, получившие название SB-реакторы, используют для удаления избытка биогенных элементов (азота, фосфора). В них цикл аэрации сточной воды, прошедшей стадию удаления органических загрязнений, чередуется с циклом отстаивания и отделения осветленной жидкости. 
Наиболее часто биологическая очистка в аэротенках проводится в проточном режиме: в одноступенчатом аэротенке, в аэротенке с регенератором и по многоступенчатой схеме очистки. 
При одноступенчатой схеме очистки  жидкость из аэротенка направляют во вторичный отстойник, где активный ил оседает на дно. Осветленную воду выпускают на финишные этапы очистки (доочистка, обеззараживание) напрямую сбрасывают в водоем, а осевший активный ил частично возвращают в аэротенк (циркулирующий активный ил) для повышения производительности аэротенка, а частично отправляют на переработку (избыточный активный ил). Предельная концентрация активного ила в одноступенчатом аэротенке не превышает 1,5–2 г/л, так как вторичный отстойник обеспечивает полное осаждение ила только при его концентрации£2г/л. 
Пребывание активного ила во вторичном отстойнике в условиях отсутствия аэрации приводит к потере его окислительной способности. Падение может происходить уже через несколько минут после прекращения аэрации, а восстановление окислительной способности – в течение 1–2 час после возобновления аэрации. Таким образом, при возврате такого ила из вторичного отстойника непосредственно в аэротенк в зону аэрации с подаваемой сточной водой требуется некоторое время (обычно 1–2 ч) для восстановления его окислительной способности. В течение этого времени активность ила незначительна, что снижает окислительную мощность аэротенка. 
При высокой концентрации органических загрязнений в воде, а также при наличии в воде веществ, скорость окисления которых существенно различается, при необходимости удаления, как органических загрязнений, так и биогенных элементов (азота, фосфора) целесообразно применение двухступенчатой схемы. При такой схеме активный ил может циркулировать только в пределах своей ступени, не смешиваясь с другими илами, а избыток ила отводится раздельно. С использованием ее может быть достигнута высокая окислительная мощность первой ступени, ил может быть лучше адаптирован к различному спектру загрязнений на каждой из ступеней, при этом аэротенк первой ступени может работать как аэротенк-смеситель, а аэротенк второй ступени как аэротенк-вытеснитель, который позволяет лучше очистить сточные воды от оставшихся трудно окисляемых загрязнений. За счет этого суммарное уменьшение объема аэротенков может составить 15–25% по сравнению с одноступенчатой схемой. В первую ступень аэротенка могут быть введены регенераторы. Ил со второй ступени сильно минерализован и нуждается только в обезвоживании., т.е. затраты на его дальнейшую обработку небольшие. Ил с первой ступени также может быть утилизирован. 
По другому варианту избыточный ил второй ступени направляется в аэротенк первой ступени, что несколько повышает производительность системы в целом. Однако в этом случае возрастает общее количество избыточного активного ила, удаляемого из системы после первой ступени очистки. 
В третьем варианте двухступенчатой схемы избыточный ил отводится только после второй ступени очистки. Аэротенк-смеситель первой ступени работает с максимально возможными дозами ила, избыток которого вместе с очищенной сточной жидкостью поступает на вторую ступень. Преимущества этой схемы – высокая окислительная мощность первой ступени очистки и сильная минерализация избыточного активного ила, удаляемого после второй ступени очистки, что сокращает затраты на его дальнейшую обработку. Однако в этом случае ил второй ступени сильно засорен активным илом первой ступени очистки, в результате чего нарушается эффект адаптации. 
В некоторых случаях двухступенчатая система аэротенков позволяет проводить очистку без первичного отстаивания, что облегчает эксплуатацию станции. Недостаток многоступенчатой схемы – необходимость сооружения промежуточного вторичного отстойника, что увеличивает общий объем сооружения и повышает гидравлические потери напора при прохождении жидкости по сооружениям и, следовательно, повышает энергозатраты на перекачивание циркулирующего активного ила. Однако это может быть компенсировано более глубокой очисткой сточных вод, сокращением расхода воздуха и аэрационного объема. 
По гидродинамическому режиму потока сточных вод и способу смешения активного ила с очищаемой водой аэротенки подразделяются на вытеснители, смесители, аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости.  
По нагрузкам на активный ил различают высоко нагружаемые аэротенки, обычные аэротенки и низко нагружаемые аэротенки. По режиму ввода сточной жидкости – проточные аэротенки и контактные аэротенки (с переменным рабочим уровнем). По конструктивным признакам – прямоугольные аэротенки, круглые ащеротенки, комбинированные аэротенки, противоточные аэротенки, шахтные аэротенки, фильтротенки , флототенки и др. По типу систем аэрации – с пневматическими, механическими, гидродинамическими и пневмомеханическими аэраторами.