Главная→Бытовая техника→Водоснабжение малых населенных пунктов. Водоснабжение дачных и коттеджных поселков. Затрудняетесь с выбором? Мы подберем решение

Водоснабжение малых населенных пунктов. Водоснабжение дачных и коттеджных поселков. Затрудняетесь с выбором? Мы подберем решение

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

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

Схема водоснабжения населенного пункта

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

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

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

Схема водопровода при подземном водоисточнике

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

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

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

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

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

Схема водоснабжения населенного пункта зависит прежде всего от вида источника водоснабжения.

На рис. II. 1 приведена наиболее распространенная схема водоснабжения населенного пункта с забором воды из реки. Речная вода поступает в водозаборное сооружение, из которого насосами станции I подъема подается на очистные сооружения. Очищенная вода поступает в резервуары чистой воды, откуда забирается насосами станции II подъема для подачи по водоводам и магистральным трубопроводам в водопроводную сеть, распределяющую воду по отдельным районам и кварталам населенного пункта.

На территории населенного пункта (обычно на возвышенности) сооружается водонапорная башня, которая, как и резервуары чистой воды, служит для хранения и аккумулирования запасов воды. Необходимость устройства башни объясняется следующими обстоятельствами. Расход воды из водопроводной сети значительно колеблется в течение суток, в то время как подала воды насосами станции II подъема относительно равномерна. В те часы суток, когда насосы подают в сеть воды больше, чем ее расходуется, излишек поступает в водонапорную башню; в часы максимального расходования воды потребителями, когда расход, подаваемый насосами, недостаточен, используется вода из башни. Водонапорная башня, расположенная в противоположном от насосной станции конце города, называется контррезервуаром. При наличии вблизи населенного места значительного естественного возвышения вместо водонапорной башни сооружают наземный водонапорный резервуар.

При использовании в качестве источника водоснабжения подземных вод схема водоснабжения значительно упрощается. В этом случае очистные сооружения обычно не нужны - подземные воды часто не требуют очистки. В некоторых случаях не устраивают также резервуаров чистой воды и насосной станции II подъема, так как вода может подаваться в сеть насосами, установленными в буровых скважинах.

Иногда населенный пункт снабжается водой из двух или более источников - водоснабжение с двухсторонним или многосторонним питанием.

При расположении источника водоснабжения на значительной высоте по отношению к населенному пункту, когда возможна подача воды из источника без помощи насосов - самотеком, устраивают гравитационный водопровод.

Промышленные предприятия, отличающиеся значительным разнообразием технологических операций, потребляющие для отдельных процессов воду различного качества, требующие подачи ее под различными напорами, имеют сложные схемы водоснабжения.

При расположении вблизи промышленного предприятия поселка для них устраивают единый хозяйственно-противопожарный водопровод.

В районах, где имеется много относительно близко расположенных предприятий, применяют групповые системы водоснабжения. Устройство групповых (или районных) систем позволяет сокращать число очистных сооружений, насосных станций, водоводов и тем самым уменьшать строительную и эксплуатационную стоимость системы.

Промышленные предприятия, расположенные на территории современного города, обычно получают хозяйственно-питьевую воду непосредственно из городского водопровода.

Водоснабжение промышленных предприятий может быть прямоточным, оборотным и с последовательным использованием воды.

Рис. II.1. Схема водоснабжения насел-енного пункта

1 - водоприемник; 2 - самотечная труба; 3 - береговой колодец: 4 - насосы станции I подъема; 5 - отстойники; в - фильтры; 7 --запасные резервуары чистой воды; 8 - насосы станции II подъема; 9 - водоводы; 10 - водонапорная башня; // - магистральные трубопроводы; 12 - распределительные трубопроводы

Рис. II.2. Схема прямоточного водоснабжения промышленного предприятия

Рис. II.3. Схема оборотного водоснабжения промышленного предприятия

На рис. II.2 приведена схема прямоточного водоснабжения промышленного предприятия. Насосная станция 4, расположенная 1 вблизи водозаборного сооружения 5, подает воду для производственных целей в цехи / по сети 2. Для хозяйственно-противопожарных нужд поселка 6 и цехов / насосная станция 4 подает воду в самостоятельную сеть 7. Предварительно воду очищают на очистных сооружениях 3.

Нередко для производственных целей требуется подача воды различного качества и под разными напорами. В этом случае устраивают две или несколько самостоятельных сетей.

Воду, использованную в технологическом процессе, удаляют в канализационную сеть и после соответствующей очистки сбрасывают в водоем ниже по течению относительно объекта водоснабжения.

На ряде промышленных предприятий (химические, нефтеперерабатывающие, металлургические заводы, ТЭЦ и пр.) воду применяют для целей охлаждения и она почти не загрязняется, а только нагревается. Такую производственную воду, как правило, используют вновь, предварительно охладив ее.

На рис. II.З приведена схема оборотного водоснабжения промышленного предприятия. Нагревшуюся воду по самотечному трубопроводу 10 подают к насосной станции 2, откуда насосами 7 перекачивают по трубопроводу 3 на специальные сооружения 4, предназначенные для охлаждения воды (брызгальные бассейны или градирни). Охлажденную воду по самотечному трубопроводу 6 возвращают на насосную станцию 2 и насосами 8 по напорным трубопроводам 9 направляют в цехи предприятия /. При оборотном водоснабжении часть воды (3-5% общего расхода) теряется. Для восполнения потерь воды в систему подают «свежую» воду по трубопроводу 5.

Оборотное водоснабжение экономически выгодно, когда промышленное предприятие расположено на значительном расстоянии от источника водоснабжения или на значительном возвышении по отношению к нему, так как в этих случаях при прямоточном водоснабжении будут велики затраты электроэнергии на подачу воды. Также выгодно устраивать оборотное водоснабжение, если расход воды в водоеме мал, а потребности в производственной воде велики.

Схему водоснабжения с последовательным (или повторным) использованием воды применяют в тех случаях, когда воду, сбрасываемую после одного технологического цикла, можно использовать во втором, а иногда и в третьем технологическом цикле промышленного предприятия. Воду, использованную в нескольких циклах, удаляют затем в канализационную сеть. Применение такой схемы водоснабжения экономически целесообразно, когда необходимо сократить расход «свежей» воды.

Среднесписочная численность работников участка ВКХ на обслуживании водопроводных сетей составляет на 1.07.05 г. 30,5 человек, на балансе МУП ЖКХ находится 52 артскважин, 135,79км водопроводных сетей и 24 водонапорных башен. Стоимость основных фондов по водопроводу участка ВКХ за 9 месяцев 2005 года возросла на 7,7 % или 984 тыс. руб. и составляет 15425,1 тыс. руб. Это увеличение связано с тем, что идет процесс передачи ведомственных водопроводов в муниципальную собственность, при этом передача происходит без обеспечения необходимыми материально-техническими, денежными ресурсами и производственными базами, что приводит к ухудшению уровня технической эксплуатации систем. Положение усугубляется еще и тем, что большая часть водопроводных сетей была построена хозяйственным методом - без соблюдения норм и правил. В с. ХХХ глубина заложения водопровода в среднем составляет 1,2м, что привело к замораживанию магистральных сетей в зимний период 2004-2005г.г. Поэтому необходима прокладка 400м новых сетей.
По пос. ХХХХ - проектирование систем водоснабжения, анализы, графики водопотребления стали разрабатываться и составляться только с 90-х годов при образовании единого ЖКХ.
Износ основных производственных фондов достигает до 70%. Так по сравнению с 2004 годом по пос. ХХХ, где не было ни одной аварии на водопроводе, за 1-ое полугодие 2005 года произошло 2 крупные аварии с прекращением подачи воды на длительный срок:

1. ул. ХХХХ - с прекращением учебного процесса в школе №Х и детском саду №ХХ.

2. микрорайон "ХХХХ" - с недельным прекращением водоснабжения.

В большинстве населенных пунктов ХХХХХ района водопроводные сети полностью проамортезировались и нуждаются в капитальном ремонте, за 1-ое полугодие 2005 года в с. ХХХ и с. ХХХХ аварийная бригада выезжала для устранения порывов водопроводных систем более 20 раз, а ликвидация одной средней аварии за пределами пос.ХХХ обходится предприятию в 12тыс.руб (эксплуатация аварийной машины, экскаватора, бульдозера, вакуумной машины, сварочного агрегата, оплаты труда аварийной бригады), а ежемесячное начисление в данных деревнях составляет 18,5тыс. руб.
С увеличением объектов и объемов работ остро ощущается нехватка экскаватора, так как количество специализированной техники на предприятии не изменилось.
Планируемый тариф на 2005 год не был принят администрацией района, поэтому ремонтный фонд по участку ВКХ был полностью исключен из титульного списка, а это в конечном итоге отрицательно сказалось на качестве питьевой воды (анализы прилагаются).
Количество нестандартных проб по микробиологическим и химическим показателям в районе за 9 месяцев 2005 года составило 39% (из 41 пробы не отвечает требованиям СанПиН 16 проб).
Основными причинами загрязнения воды являются: отсутствие санитарно-защитных зон и заболоченность местности, а также частые повреждения труб. Хотя предприятие находится в трудном финансовом положении, но средства для сдачи воды на исследования согласно графика изыскиваются, а данная годовая сумма составляет 966 тыс. руб.
В целом по ХХХХХ району в 2004 году суммарный забор воды составил 1086тыс. м3, объем реализации - 973,2тыс. м3 на сумму 5706,5тыс. руб., а расходы по участку составили 6653,5 тыс. руб.
В настоящее время в пос. ХХХХ услугами водоснабжения пользуются 10029 человек и возникает проблема обеспечения водой в летний период. Исходя из принятых норм водоснабжения на предоставленные коммунальные услуги (табл. №2) годовая потребность населения составляет 503тыс.м3 воды,

Наименование услуг	Домоуправление (кол-во чел.)	Частный сектор (кол-во чел.)	Норматив потребления/мес.
Жилые дома с полным благоустройством	2612	-	9м3
Жилые дома с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями	143	181	6,8м3
Жилые дома с водонагревателями, работающими на твердом топливе	7	7	6м3
Жилые дома с водопроводом, канализацией без ванн	274	263	4м3
Жилые дома с водопроводом и выгребной ямой	43	1562	2,9м3
Жилые дома без канализации	317	3495	2м3
Жилые дома с водопользованием из водопроводных колонок	269	856	1,5м3

С учетом скота (103 голов) и поливом (2138 хозяйств) общее водопотребление 558,2 тыс. м3/год. В 2004 году объем забора воды с артезианских скважин по пос. ХХХ составил 821 тыс.м3, из этого количества использовано на хозяйственно-питьевые нужды - 551 тыс.м3 , на производственные нужды-161 тыс.м3 , утечки и неучтенные расходы составили 66тыс.м3.
Одной из причин нехватки воды являются большие перепады диаметров труб, в результате не соблюдается истинное потокораспределение: одни кольца водопроводной сети оказываются перегруженными, другие недогруженными. Минимальный напор сети водопровода при максимальном хозяйственно-питьевом водозаборе на вводе в здание должен быть не менее 10м, при большей этажности на каждый этаж необходимо добавлять 4м, поэтому требуемый напор для обеспечения бесперебойного водоснабжения многоквартирных домов, находящихся в центре пос. ХХХ должен составлять 26м, но на практике же напор потребления от 10 до 15м, что соответствует только второму этажу многоэтажного дома, поэтому для обеспечения требуемого количества воды необходимо строительство артезианских скважин (см. расчет в приложении №2).
По ул. ХХХХХ пос. ХХХХ идет строительство многоквартирного дома, что еще больше усугубит положение с водоснабжением, поэтому необходимо выполнять технические условия, выданные на данный дом, где было запланировано строительство артезианской скважины.
На начало второго полугодия 2005г. по пос. ХХХ установлено 470 узлов учета холодной воды.
В мае 2005 года на баланс предприятия были приняты водопроводные сети микрорайона "ХХХХХ" (18км). Более 50% данных сетей не подлежит ремонту и должны быть заменены. Ни одна из переданных артскважин не проходит по качеству воды.
Согласно штатного расписания на обслуживание водопровода по пос. ХХХ численность рабочих должна составлять 13 человек, на данный момент в связи с низкой оплатой труда численность составляет 7 человек. Также с этим связана высокая текучесть кадров, которая привела к потере квалификационного персонала, что соответственно сказывается на скорости и качестве выполнения ремонтных работ. Зачастую ремонт водопроводной сети производится в ночное время, а также в выходные и праздничные дни. Поэтому просим выделять денежные средства согласно плану целевой программы на 2005 - 2010г.г. и не снижать экономически обоснованный тариф на стоимость 1м3 воды как это произошло в 2004году. При постоянном занижении тарифов возможен выход из строя всех водопроводных сетей пос. ХХХ через 5-6 лет.

Выводы:
1. Необходимы вложения в капитальное строительство водопроводных сетей пос. ХХХ и ХХХХХ района (согласно сводному плану первоочередных мероприятий).
2. Необходимо провести переоценку запасов подземных вод.

Проблемы водоснабжения п.ХХХ
В настоящее время в п.ХХХХ услугами водоснабжения пользуются 7035 человек. Годовая потребность населения в среднем составляет 616тыс.м3. В 2004 году объем забора воды с артезианских скважин составил 821тыс.м3, из этого количества использовано на хозяйственно-питьевые нужды 551тыс.м3, на производственные нужды 161тыс.м3, утечки и неучтенные расходы составили 66тыс.м3.
За первое полугодие 2005г. на нужды населения использовано 328тыс.м3.
Данные тенденции роста водопотребления свидетельствуют о том, что производительность артезианских скважин не в состоянии обеспечить подачу воды потребителям в полном объеме. Немаловажную роль в подаче воды играют частые повреждения водопроводной сети, как наружной, так и внутренней, в виду ее большого износа, так за первое полугодие 2005г утечки составили 4% (16тыс.м3).
В результате больших перепадов диаметров труб и в разнице геодезических отметок не соблюдается истинное потокораспределение: одни кольца водопроводной сети оказываются перегруженными, другие недогруженными. Минимальный напор сети водопровода при максимальном хозяйственно-питьевом водоразборе на вводе в здание должен быть не менее 10м, при большой этажности на каждый этаж необходимо добавлять 4м, поэтому требуемый напор для обеспечения бесперебойного водоснабжения многоквартирных домов, находящихся в центре п.ХХХХ должен составлять 26м. Но на практике же напор составляет в часы максимального водопотребления от 10 до 15м, что соответствует только второму этажу многоэтажного дома.
Для обеспечения требуемых расходов воды необходимо учитывать коэффициент неравномерности водопотребления в разные часы работы сети. Суточный расход на нужды населения составляет 1680м3, а производительность скважин 1776м3 (по этим цифрам видно, что суточный резерв имеется), но с учетом коэффициента часовой неравномерности, который определяется из выражения:
qч max = Kч max * Qсут.max/24,
где К-коэффициент часовой неравномерности,
К=Аmax*Bmax,
Аmax-коэффициент, учитывающий благоустройства зданий, принимаемый по таблице СНиПа 1,3
Bmax-коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаемый 1,3
К = 1,3 * 1,3 = 1,69
qч max = 1,69 * 1680 / 24

Часовая производительность скважин
qч max = 1776 / 24 = 74м3
Это свидетельствует о том, что в часы максимального водопотребления дефицит воды составляет:
118,3 - 74 = 44,3м3

Для решения данной проблемы необходимо:
1. Провести мониторинг скважин для уточнения их действительного дебита с внедрением погружных насосов с улучшенными характеристиками.
2. Строительство насосной станции 2-го подъема с баком-аккумулятором, емкостью не менее 300м3 или бурение 4-х артезианских скважин, с дебетом не менее 10м3/ч.

В микрорайоне "ХХХХ" требуемое давление на вводах в здания не обеспечивается. По СНиП оно должно составлять для 5-ти этажного дома 26м, что соответствует 2,6атм. Фактическое давление в виду малой высоты водонапорной башни 1,8атм.
Поэтому необходим капитальный ремонт водонапорных башен как в микрорайоне, так и по ул.ХХХХ, с поднятием их на более высокий уровень.
Для обеспечения надежности водоснабжения улиц ХХХХ, ХХХХ, ХХХХХ необходимо предусмотреть резервирование с водопроводом по ул.ХХХХ и бурением артезианской скважины.
Из-за частых порывов водопровода, который был построен хозяйственным методом без соблюдения норм и правил (износ до 85%), потери воды составили 7%. Поэтому необходима реконструкция водопроводных сетей.

Пояснительная записка к расчету тарифов на ХХХХ г. по участку ВКХ.
За 2004 г. МУПЖКХ "ХХХ" приняло на баланс артезианскую скважину №ХХХ и 1,87 км водопроводной сети от ХХХ. После этого на артезианской скважине были установлены узлы учета расхода воды и электроэнергии. Сумма затрат составила 67 тыс. рублей. Также от ХХХ была принята КНС и 0,915 км канализационной сети. Сумма затрат по КНС на замену и монтаж электрооборудования составила 110 тыс. рублей.
В 2004 г. были приняты водопроводные сети и артскважины пос. ХХХ, ст. ХХХ, д. ХХХХ, пос. ХХХХ В 2005г. приняли пос. ХХХХ и сети МУПЖКХ " ХХХХ ".Затраты по данным объектам на ремонт водопроводных сетей составили за 2004-2005 гг. 282,2 тыс.руб., они небыли включены в тарифы и осуществлялись за счет средств предприятия.
2.Транспорт.
Из-за удаленности обслуживаемых объектов участок "Водоканал" несет большие транспортные расходы. Разброс составляет до 30 км. Одна поездка в д. ХХХХ для ремонта водопровода обходится участку в 9 тыс. руб., а ежедневные затраты на автотранспорт в среднем составляют по 16,2 тыс. руб.
3. Электроэнергия.
Увеличение расхода электроэнергии связано с большим износом водопроводных сетей. Так если за 2004 г. утечки и неучтенные расходы воды составили 60 тыс. м3 , то за первое полугодие 2005 г. потери воды составили 96,5 тыс. м3, а ожидаемые потери на 2005 г., не считая переданных объектов от МУПЖКХ "ХХХХ ", составят 108,2 тыс. м3.
Уменьшение объемов реализации воды связано с установкой населением узлов учета расхода воды. При установке узла учета объем потребления воды в среднем уменьшается в 4 раза от нормативного значения и составляет 45 л/сутки.
На первое полугодие 2005 г. установлено 470 узлов учета расхода воды.

*Характеристика систем питьевого водоснабжения

Различают централизованную и децентрализованную системы водоснабжения. При децентрализованном (местном) водоснабжении потребитель берет воду непосредственно из водоисточника – родника, колодца. Распространено в сельской местности. Такое водоснабжение менее благоприятно в санитарном отношении – при получении и транспортировке воды возможно ее загрязнение.

При централизованном водоснабжении вода подается потребителю в дома с помощью водопровода. Обычно для централизованных водоисточников используется вода поверхностных или подземных источников. Вода из подземных источников(артскважин ) используется для небольших населенных пунктов. Преимущество этого способа – воду не надо подвергать очистке и можно делать водозабор в самом населенном пункте. Водопровод в этом случае состоит из скважины + насоса первого подъема, поднимающего воду из артскважины в сборный резервуар + сборного резервуара + насоса второго подъема, забирающего воду из резервуара и подающего в + бак водонапорной башни + разводящей сети, в которую вода течет из бака самотеком.

Воду из открытых водоемов надо очищать и дезинфицировать. При этом методе водопровод состоит из: водозаборного сооружения + насоса 1-го подъема на очистные сооружения + водопроводной станции, где вода очищается и обеззараживается + резервуара чистой воды + насоса 2-го подъема + бака водонапорной башни + разводящей сети в дома.

· Охрана источников водоснабжения.

Пресная вода является возобновляемым, но ограниченным и уязвимым для загрязнения природным ресурсом. Поэтому ее источники для питьевого водоснабжения в РФ охраняются как основа жизнедеятельности и безопасности народов, ею пользующихся. В будущем пресная вода будет самым ходким и прибыльным товаром для нашей страны, особенно из рек Сибири. Использование вод в РФ регулируется Водным Кодексом РФ (1995), в частности ст.3 определяет права граждан на чистую воду и благоприятную водную среду.

Охрана источников водоснабжения обеспечивается в соответствии с Санитарными правилами «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). Они требуют: 1) создания санитарных охранных зон и 2) охрану поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Зона санитарной охраны – это специально выделенная территория, связанная с источником водоснабжения и водозабором. Зачем нужны зоны санитарной охраны? Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают растения и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают, что обеспечивает самоочищение водоема. Значит, зоны нужны для его самоочищения. Кроме того, зоны нужны для ограничения попадания в водоемы загрязнений. Для разных водоисточников организуются разные зоны: для поверхностных (рек, озер) – 3 пояса, для артскважин - 2 и для колодцев – 1 пояс.

Первый пояс – зона строго режима – непосредственно защищает место водозабора и территорию от загрязнения и посторонних людей. На земле – это забор с колючей проволокой и строгим режимом охраны. На проточном водоеме – реке – такая же ограда и охрана на 200м по течению вверх и на 100 м – вниз. Для непроточных водоемов - небольших озер – вся территория озера. Для артскважин – ограда в радиусе 50 м для безнапорных и 30м – для напорных. На территорию 1-го пояса не допускаются посторонние, не разрешается проживание, строительство, купание, рыбная ловля, катание на лодках. Территория его благоустроена и асфальтирована.

Второй пояс – зона ограничений – охватывает всю территорию, которая может влиять на качество воды в месте водозабора. Он определяется расчетным способом для каждого водоема – с учетом времени пробега воды от границ пояса до места водозабора. Для реки – на пространство, которое она проходит за 3-5 суток. Для крупных рек это вверх - 20-30 км, средних 30-60 км, а для малых охватывает ее всю до истоков. Вниз по течению – не менее 250 м по реке и 1000 м по берегу. Для непроточных водоемов – радиус 3-5 км. Для артскважин – 200-9000 суток пробега – это время, в течение которого проникшие микробы погибают. Во 2 поясе ограничивается всякая производственная и хозяйственная деятельность, ограничивается сток сточных вод, массовые купания, промышленное рыболовство.

Третий пояс – зона санитарных ограничений. Применяетсядля открытых водоемов: в нем запрещается разработка полезных ископаемых, размещение кладбищ и животноводческих ферм.

Контроль за качеством питьевой воды осуществляется в соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999). Этим законом введен санитарно-эпидемиологический мониторинг: автоматическое слежение за качеством питьевой воды.

К сведению: В Москве автоматическая оценка качества питьевой воды осуществляется одновременно по 180 показателям лабораториями Мосводоканала, ГУП «Мосводосток», ЦГСЭН. и российско-французским аналитическим центром «Роса» по всему движению воды от источников до кранов потребителей: в 90 точках на источниках водоснабжения, в 170 точках на водопроводных станциях и в 150 на распределительной сети. Ежесуточно выполняется до 4000 физико-химических, 400 микробиологических и 300 гидробиологических анализов воды.

· Система очистки и обеззараживания питьевой воды

Чтобы пресная вода стала питьевой для централизованного водоснабжения надо ее обработать - очистить и обеззаразить. Гигиенические требования к качеству питьевой воды изложены в Санитарных правилах «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (2001). В соответствии с этими требованиями производятся очистка (осветление, обесцвечивание) и обеззараживание.

Основная цельочистки – освобождение от взвешенных частиц и окрашенных коллоидов. Это достигается 1) отстаиванием, 2) коагуляцией и 3) фильтрацией. После прохождения воды из реки через водозаборные решетки, в которых остаются крупные загрязнители, вода поступает в большие емкости – отстойники, при медленном протекании через которые за 4-8 час. на дно выпадают крупные частицы. Для осаждения мелких взвешенных веществ вода поступает в емкости, где коагулируется – добавляется в нее полиакриламид или сульфат алюминия, который под влиянием воды становится, подобно снежинкам, хлопьями, к которым прилипают мелкие частицы и адсорбируются красящие вещества, после чего они оседает на дно резервуара. Далее вода идет на конечную стадию очистки – фильтрацию: медленно пропускается через слой песка и фильтрующую ткань – тут задерживаются оставшиеся взвешенные вещества, яйца гельминтов и 99% микрофлоры.

Далее вода идет на обеззараживание от микробов и вирусов. Для этого используется хлорирование воды газом (на крупных станциях) или хлорной известью (на мелких). При добавлении хлора к воде он гидролизуется, образуя хлористоводородную и хлорноватистую кислоты, которые, легко проникая через оболочку микробов, убивают их.

Эффективность хлорирования воды зависит от: 1) степени очистки воды от взвешенных веществ, 2) введенной дозы, 3) тщательности перемешивания воды, 4) достаточной экспозиции воды с хлором и 5) тщательности проверки качества хлорирования по остаточному хлору. Бактерицидное действие хлора выражено в первые 30 мин и зависит от дозы и температуры воды – при низкой температуре дезинфекция удлиняется до 2 часов.

Хлор активно поглощается недоочищенными органическими веществами, прошедшими все степени очистки (гуминовыми веществами, органикой навоза и распавшимися цветущими водорослями) – это называется хлорпоглощаемость воды. В соответствии с санитарными требованиями в воде после хлорирования должно оставаться 0,3-0,5 мг/л, так называемого, остаточного хлора. Поэтому через определенное время определяется хлорпоглощаемость воды по остаточному хлору – летом через 30 мин., зимой через 2 часа – и соответственно добавляется доза хлора сверх остаточной. Контроль качества дезинфекции воды осуществляется по остаточному хлору и по бактериологическим анализам. В зависимости от примененной дозы различают обычное хлорирование – 0,3-0,5 мг/л и гиперхлорирование – 1-1,5 мг/л, применяемое в период эпидемической опасности. До потребителя должна доходить вода с остаточным хлором не менее 0,3 мг\л – этим предупреждается ее загрязнение на этапах транспортировки по трубам, где она может загрязняться через трещины в них. Наличие этой дозы в воде из крана в квартире является гарантией ее обеззараживания.

· Обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях

Для обеззараживание индивидуальных запасов воды в домашних и полевых условиях применяются следующие метода:

1) кипячение – самый простой способ уничтожения микроорганизмов в воде; при этом многие химические загрязнения сохраняются;

2) использование бытовых приборов - фильтров, обеспечивающих несколько степеней очистки; адсорбирующих микроорганизмы и взвешенные вещества; нейтрализующих ряд химических примесей, в т.ч. жесткость; обеспечивающих поглощение хлора и хлорорганических веществ. Такая вода обладает благоприятными органолептическими, химическими и бактериальными свойствами;

3) «серебрение» воды с помощью специальных приборов путем электролитической обработки воды. Ионы серебра эффективно уничтожают всю микрофлору; консервируют воду и позволяют ее долго хранить, что используется в длительных экспедициях на водном транспорте, у подводников для сохранения питьевой воды в течение продолжительного времени. Лучшие бытовые фильтры используют серебрение в качестве дополнительного метода обеззараживания и консервации воды;

4) в походных условиях пресную воду обрабатывают таблетками с хлором: пантоцидом, содержащим хлорамин (1 табл. – 3 мг активного хлора), или аквацидом (1 табл. – 4 мг); а также с йодом - йод-таблетки (3 мг активного йода). Необходимое к применению число таблеток рассчитывается в зависимости от объема воды.

· Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта

Нормы водопотребления жителей зависят от благоустройства домов и систем водоснабжения:

А) воду берут из колонок на улицах (канализация отсутствует) - 30-60 л/сут на 1 жителя в день;

Б) с внутренним водопроводом и выгребной канализацией, без ванны и горячего водоснабжения (не канализованные) – 125- 160 л/сут на 1 жителя в день;

В) то же + ванны + местный водонагрев (частично канализованные) - 170– 250 л/сут на 1 жителя в день;

Г) то же + централизованное обеспечение горячей водой – 250-350 л/сут на 1 жителя в день;

Д) для городов Москвы и Петербурга нормой считается 400-500 л/сут на 1 жителя в день.

· Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев

На медработников, работающих на территории сельского участка, возлагается контроль за устройством и эксплуатацией колодцев. За основу берутся Санитарные правила «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» (1996). Обеззараживание воды в колодцах по эпидемическим показаниям (при возникновении кишечных инфекционных заболеваний среди пользующихся колодцем) производится в керамических сосудах, в которые закладывается хлорная известь, и они подвешиваются в колодце на 1,5-2 мес., потом содержимое их заменяется. Ежегодно проводится профилактическая чистка колодка: в плановом порядке, весной вода из колодца вычерпывается, очищаются стенки и дно от осадков, стенки обмываются 3-5% раствором хлорной извести. После наполнения водой, добавляют 1% раствор хлорной извести из расчета по 1 ведру на 1 м 3 , перемешивают и оставляют на 10-12 часов, затем воду вычерпывают до исчезновения хлорного запаха, после чего колодец считается очищенным.

Контрольные вопросы

1) Физические и органолептические свойства воды.

2) Роль воды в природе и в быту (физиологическая роль, хозяйственно-бытовое и санитарно-

гигиеническое значение воды).

3) Самоочищение воды в источниках.

4) Характеристика источников водоснабжения.

5) Санитарные зоны охрана источников водоснабжения.

6) Причины загрязнений источников водоснабжения.

7) Характеристика систем водоснабжения.

8) Система очистки питьевой воды из источников водоснабжения.

9) Организация дезинфекции питьевой воды на водных станциях.

10) Нормы водопотребления в зависимости от степени благоустройства и системы водоснабжения населенного пункта.

11) Методы обеззараживания индивидуальных запасов воды.

12) Контроль за устройством и эксплуатацией колодцев.

13) Возможности Мирового океана в снабжении пресной водой.

ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ

ЗНАНИЯ:

1) Химический состав воды.

2) Геохимические эндемии.

3) Причины и источники загрязнения источников питьевого водоснабжения.

4) Условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде.

5) Инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем.

6) Особенности водных эпидемий.

7) Требования к питьевой воде.

УМЕНИЯ:

1) Выявление причин возникновения инфекционных заболеваний, передаваемых водным

2) Обучение населения методам профилактики.

1) Гигиеническое значение воды.

2) Химический состав воды Роль воды в распространении неинфекционных заболеваний.

Геохимические эндемии.

3) Роль воды в распространении инфекционных заболеваний:

· инфекционные заболевания и гельминтозы, передаваемые водным путем;

· условия и сроки выживания патогенных микроорганизмов в воде;

· особенности водных эпидемий.

4) Профилактика эндемических и эпидемических заболеваний, связанных с качеством питьевой

воды. Гигиенические требования к качеству питьевой воды (химические и

бактериологические показатели).

5) Специальные мероприятия по обработке питьевой воды для профилактики эндемических и

эпидемических заболеваний.

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.

Водоснабжение малых населенных пунктов. Водоснабжение дачных и коттеджных поселков. Затрудняетесь с выбором? Мы подберем решение

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»