Эксплуатация водопроводных и канализационных сооружений

ТЕМА №5 СТОЧНЫЕ ВОДЫ И МЕТОДЫ ИХ ОЧИСТКИ.

1. Состав сточных вод и виды загрязнений.

2. Методы очистки сточных вод.

3. Обеззараживание сточных вод. Условия сброса сточных вод в водоемы.

4. Эксплуатация водопроводных и канализационных сооружений.

ЛИТЕРАТУРА:

1. 1 - с. 313 - 317; 3 - с. 67 - 70.

2. 1 - с. 319 - 352; 3 - с. 77 - 120.

3. 1 - с. 352 - 355; 3 - с. 207 - 209.

4. 3 - с. 214 - 218; 4 - с. 260 - 270.

1. СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД И ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Большие города с многотысячным населением и сотнями фабрик, заводов и других предприятий ежесуточно сбрасывают в канализационную сеть, а затем и в реку сотни тысяч кубических метров хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, загрязнённых самыми разнообразными веществами. Попадая в реку неочищенными или плохо очищенными, стоки могут сделать воду непригодной не только для живых существ, но и для промышленных предприятий. Они нарушают жизнь водоёма и становятся опасными для человека.

Одной из важных характеристик сточных вод является концентрация загрязнений, измеряемая в мг/л. Она зависит от нормы водоотведения: чем выше норма, тем меньше концентрация загрязнений. Обычно максимальная концентрация загрязнения бывает в утренние и вечерние часы, а минимальная – ночью. В зимний период концентрация загрязнений выше, чем летом, так как водоотведение на одного жителя уменьшается.

Общее количество взвешенных веществ в бытовых сточных водах составляет около 65г на одного человека в сутки, из них выпадающих в осадок веществ – от35 до 50г. Помимо оседающих веществ в сточных водах могут содержаться лёгкие примеси (нефтепродукты, масла, жиры и др.), имеющие удельный вес меньше единицы. Органические вещества, входящие в состав сточных вод, содержат калий, натрий, фосфор, углерод, серу, хлор, азот и т.д.

В отличие от бытовых, производственные сточные воды отличаются разнообразием по своему составу, который зависит от технологии производства. В некоторых производственных сточных водах содержаться кислоты, щёлочи, красители, ядовитые вещества.

Загрязнения, поступающие в канализационную сеть, по происхождению бывают минеральные, органические и бактериальные.

К минеральным загрязнениям относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворённые в воде соли, кислоты, щёлочи и другие вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, растительные масла, гуминовые вещества и др. Основной химический элемент, входящий в состав этих загрязнений - углерод.

К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, органические кислоты и др. Основной химический элемент этих загрязнений – азот.

В бытовых водах содержится примерно 60% загрязнений органического происхождения и 40% минерального.

В производственных сточных водах это соотношение может быть иным и изменяться в зависимости от вида обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.

К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы – плесневые и дрожжевые грибки и различные бактерии. В бытовых сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) – возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов (глистов), попадающие в сточные воды с выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержаться и в некоторых производственных сточных водах, например, в сточных водах кожевенных заводов, фабрик первичной обработки шерсти и др.

Загрязнения в сточных водах по своему физическому состоянию могут быть в нерастворённом, коллоидном и растворённом виде.

2. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Очистка сточных вод производится механическим, химическим, физико-химическим и биологическим методами.

При механической очистке из сточной жидкости удаляют загрязнения, находящиеся в ней в нерастворённом и частично коллоидальном состоянии, а крупные предметы задерживаются решётками, которые ставят на пути сточной жидкости на входе в очистные сооружения.

Песок, шлак, а также основная масса органических загрязнений, находящихся во взвешенном состоянии, осаждают из сточной жидкости в песколовках и отстойниках. Последние, будучи по принципу действия подобны песколовкам, по конструкции разделяются на горизонтальные, радиальные и вертикальные.

Отстаиванием осветляют сточные воды при использовании их в системе оборотного водоснабжения. С помощью отстаивания улавливаются также всплывающие примеси (нефтепродукты, жиры, смолы).

Это производится с помощью жироловок, маслоуловителей, нефтеловушек и смолоуловителями. Эти сооружения применяются обычно для очистки производственных сточных вод.

К механической очистке сточных вод также относят фильтрование их с помощью песчаных и сетчатых фильтров. Они могут устанавливаться для дополнительной очистки сточной жидкости после её отстаивания.

Для сгущения осадка применяют центрифуги и гидроциклоны, в которых осадок отделяется от жидкости под действием центробежной силы, возникающей при закручивании в этих аппаратах потока жидкости.

Механическая очистка служит предварительной стадией перед биохимической очисткой.

Химические методы очистки сточной жидкости заключаются в выделении загрязнений путём химических реакций между сточными водами и реагентами. В результате реакций окисления и восстановления, загрязнения переходят в новые соединения, либо выпадающие в осадок или выделяющиеся в виде газов. Особенно часто применяют реакцию нейтрализации, иногда в сочетании с коагуляцией. Реагент (коагулянт) обычно добавляют в сточную жидкость до её направления в отстойники. В качестве коагулянта применяют полиакриламид, железный купорос и сернокислый глинозём.

Нейтрализация сточной жидкости происходит при её химическом взаимодействии с веществами, придающими воде нейтральную реакцию. Осуществляется она смешиванием кислых и щелочных сточных вод, смешиванием сточных вод с нейтрализующим реагентом в нужных пропорциях, фильтрацией сточных вод через нейтрализующие материалы и др.

Для нейтрализации сточной жидкости фильтрацией в качестве фильтрующего материала применяют известняк, мрамор и доломит.

Нейтрализацию добавлением реагента осуществляют в специальных камерах – нейтрализаторах, причём нейтрализатор может быть совмещён с отстойником.

Химические методы очистки применяют преимущественно для производственных сточных вод.

К физико-химическим методам очистки сточной жидкости относятся экстракция, сорбция, эвапорация, кристаллизация, флотация, электролиз и др.

При экстракции сточную жидкость смешивают с растворителем (экстрагентом), в котором основная масса улавливаемого загрязнения растворяется. Например, для удаления фенола из сточной жидкости в неё подают бензол. Вследствие того, что его плотность меньше плотности сточной жидкости, при подаче снизу он поднимается вверх, встречает на своём пути загрязнения, соединяется с ними и отводится с ними сверху. Очищенная от уловленного загрязнения, сточная жидкость отводится снизу.

При сорбции загрязняющие жидкость частицы оседают на поверхность сорбентов – специальных веществ, вводимых в неё тем или иным способом.

При эвапорации производят отгонку загрязняющих сточную жидкость летучих веществ пропусканием через эту предварительно нагретую жидкость острого водяного пара. При этом летучие загрязнения сточной жидкости переходят в пар, который поступает далее в поглотительную колонну, где он очищается от загрязнений.

Процесс флотации основан на всплытии загрязняющих дисперсных частиц вместе с пузырьками воздуха, которые из насыщенной ими сточной жидкости поднимаются на поверхность в виде пены, которую затем удаляют.

При кристаллизации сточные воды очищают путём выделения из них загрязнений в виде кристаллов. Кристаллизация происходит обычно в естественных водоёмах выпариванием, так как этот процесс возможен при повышенной концентрации загрязнений.

Способом электролиза и электродиализа расщепляют молекулы загрязняющих веществ и преобразовывают их.

Электрогидравлический эффект, возникающий при разрядке токов высокого напряжения можно использовать для разрушения сложных молекул загрязнителей (например, красителей).

Биологические методы очистки сточных вод основаны на жизнедеятельности организмов микроорганизмов (аэробных бактерий), способствующих окислению и минерализации органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов и в растворе. Применяемые при этом сооружения носят общее название биоокислителей и разделяются на два основных типа:

1. Сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды);

2. Сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях (аэротенки, метантенки, окислительные каналы с механическим аэратором, биологические фильтры).

Аэротенк – ёмкость с очищаемой сточной жидкостью, через которую снизу вверх пропускается мелкими пузырьками воздух. Получающийся в результате биологической очистки насыщенный бактериями активный ил, осаждается, а жидкость после отстаивания дезинфицируют и сбрасывают в русло водоёма (реку).

Задержанные в отстойниках вещества направляют в метантенки, где они при температуре до 53⁰С сбраживаются (перегнивают) без доступа кислорода за счёт жизнедеятельности анаэробных бактерий. Эти бактерии разлагают органическую часть загрязнений на минеральные соли с выделением газов метана и углекислоты. Сброженный (перегнивший) осадок выгружают на иловые площадки, где его подсушивают до состояния влажности земли, после чего применяют как удобрение полей.

Для уничтожения бактериальных загрязнений сточную воду перед спуском в водоёмы подвергают обеззараживанию.

3. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД. УСЛОВИЯ СБРОСА

СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЕМЫ

Обеззараживание сточных вод производят для уничтожения содержащихся в них патогенных бактерий и вирусов и устранения опасности заражения водоёма этими микробами при сбросе в него очищенных сточных вод. Патогенные бактерии не могут быть полностью удалены ни при отстаивании, ни при биологической очистке сточных вод. В сооружениях для искусственной биологической очистки (в биофильтрах и аэротенках) устраняется от 91 до 98% таких бактерий. В случае почвенной очистки сточных вод на полях орошения или полях фильтрации обеззараживания, как правило, не требуется, так как устраняется до 99.9% бактерий.

Ввиду сложности непосредственного определения содержания патогенных бактерий в сточных водах обычно применяют метод оценки эффективности их обеззараживания по титру кишечной палочки. Обеззараживание сточных вод может быть признано достаточным, если коли-титр в них будет доведён до 100.

Сточные воды могут обеззараживаться различными способами: хлорированием, озонированием, электролизом, бактерицидными лучами.

Наибольшее распространение получил способ хлорирования сточных вод. Хлор может вводиться в сточную воду в виде хлорной извести, или в газообразном виде. Расчётную дозу активного хлора следует принимать:

-после механической очистки сточных вод – 10г/м³;

-после полной искусственной биологической очистки – 3г/м³;

-после неполной искусственной биологической очистки – 5г/м³.

Для обеззараживания сточных вод может быть использован озон, являющийся одним из наиболее сильных окислителей. При озонировании наряду с обеззараживанием происходит окисление и разрушение истинно растворённых и коллоидных органических примесей воды, что приводит к снижению цвета и запаха и исключает специальную обработку для этих целей, упрощая тем самым схему очистки воды. Недостаток этого метода – относительная сложность оборудования и высокая стоимость обеззараживания.

Очищенные сточные воды после обеззараживания отводятся по закрытому трубопроводу или открытому каналу к месту сброса в водоём. Отводной канал обычно оканчивается береговым колодцем, из которого воды спускаются непосредственно в водоём через выпуск, располагаемый в местах с повышенной турбулентностью потока (сужениях, притоках, порогах) и пр.

Основной задачей при устройстве выпуска является достижение наиболее полного смешения выпускаемой воды с водой водоёма, чтобы получить наибольшее разбавление сточных вод, которые содержат ещё некоторое количество загрязнений. Сточные воды сбрасывают в водоёмы ниже и возможно дальше по течению от мест водозабора и использования водоёма для купания, спортивных или других культурных мероприятий.

Условия сброса сточных вод в водоёмы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей».

Правилами установлены два вида нормативов качества воды в водоёмах в зависимости от характера их использования:

1.Для водоёмов питьевого и культурно-бытового водопользования.

2.Для водоёмов, используемых в рыбохозяйственных целях.

Водоёмы питьевого и культурно-бытового водопользования делятся на два вида. К первому виду относятся участки водоёмов, используемые для питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий; ко второму виду относятся участки водоёмов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также водоёмы в черте населённых мест.

В воде водоёма после смешивания с ней сточных вод количество растворённого кислорода в любой период года не должно быть ниже 4 мг/л в пробе, отобранной в 12 часов дня.

Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться больше, чем на 0.25 мг/л для водоёмов первого вида и 0.75 мг/л для водоёмов второго вида.

Реакция воды рН после смешения её со сточными водами не должна быть ниже 6.5 и выше 8.5.

Для вод водоёмов установлены также нормативные показатель по окраске, наличию ядовитых веществ, плавающих примесей, возбудителей заболеваний, запахам и привкусам, минеральному составу и температуре.

Водоёмы рыбо-хозяйственного водопользования делятся на два вида:

1.Водоёмы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных видов рыб;

2.Водоёмы, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Зимой количество растворённого кислорода не должно быть ниже 6мг/л для водоёмов первого вида и 4 мг/л для водоёмов второго вида.

Если сточные воды по составу не удовлетворяют правилам сброса, то требуется их доочистка на локальных очистных сооружениях.

4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДОПРОВОДНЫХ И КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Очистные сооружения эксплуатируются в соответствии с «Правилами технической эксплуатации водопроводов и канализаций» и «Санитарными правилами устройства и эксплуатации сооружений по очистке городских сточных вод». Очистная станция должна иметь центральный пульт управления, осуществляющий все основные технологические операции.

Канализационные и водоотводные сети эксплуатируются в соответствии с «Правилами технической эксплуатации водопроводов и канализации».

В городах, посёлках и на промышленных предприятиях существует служба эксплуатации сетей, состоящая из управлений (трестов), отделов и участков, которые располагают соответствующим техническим и обслуживающим персоналом, транспортом, механизмами, инструментом, инвентарём, приспособлениями, материалами и т.п.

Для нормальной эксплуатации канализационной сети и, следовательно, для бесперебойной её работы необходимо предусматривать систему мероприятий:

1.Проверять новые сети при приёме в эксплуатацию, соблюдать все правила, касающиеся строительства сетей.

2.Контролировать выполнение правил пользования канализаций во всех объектах, присоединённых к канализационной сети.

3.Периодически проверять техническое состояние всех сооружений сети, своевременно выявлять неисправности и устранять их.

4.Проводить профилактическую (предупредительную) прочистку и промывку сети от осадков.

5.Устранять случайное засорение каналов и трубопроводов.

6.Проводить своевременный текущий и капитальный ремонты сооружений сети и ликвидировать аварии.

7.Выполнять правила по охране труда и техники безопасности.

Мероприятия по обеспечению бесперебойной работы водопроводных сетей аналогичны. Их эксплуатация несколько проще за счёт почти полного отсутствия засорений.

Во избежание засорения труб и каналов отложениями осадков необходимо регулярно проводить профилактическую (предупредительную) прочистку канализационной сети. Трубопроводы диаметром до 600мм включительно обычно прочищают один раз в год, при неблагоприятных условиях работы сети – 2-3раза в год и чаще. Каналы больших диаметров прочищают не реже одного раза в год.

Распространение получили следующие способы профилактической прочистки:

- гидравлический – применяется для удаления рыхлых осадков, используется или сточная жидкость выше расположенных участков, или вода из любого источника;

- гидромеханический – используются резиновые мячи, деревянные или полые металлические цилиндры; удаление осадка происходит за счёт увеличения скорости жидкости до 8-10м/с между прибором и внутренней стенкой трубы;

- гидродинамический – осуществляется струёй воды из специальных насосов;

- механический – удаляются все виды отложений и осадков; по трубам протягиваются с помощью лебёдок якоря, щётки.

При прочистке скопившийся в трубопроводах осадок транспортируется от верхнего колодца к нижнему, откуда удаляется с помощью диафрагмовых насосов или других приспособлений.

Большое скопление осадков может частично или полностью закупорить сеть. Такого рода аварии необходимо ликвидировать в кратчайшие сроки, так как закупорка сети вызовет излив сточной жидкости через люки смотровых колодцев на поверхность проездов, подтопление подвалов и т.п., что совершенно не допустимо.

В зависимости от местных условий и степени засорения трубопроводы чистят:

-пробивкой (прочисткой) проволокой. Применяют при диаметре трубопроводов до 250мм. В заполненный водой верхний колодец засорённого участка опускают стальную трубу с загнутым концом, который направляют в засорённую трубу. Через стальную трубу пропускают стальную проволоку диаметром 8-10мм с наконечником, которым и пробивают засорение.

Если проволокой не удаётся протолкнуть загрязнения, то их подмывают водой из сухого колодца, расположенного ниже по течению.

-если и этот способ не даёт эффекта, то засорения удаляют штангами. Штанги состоят из труб диаметром 13-19мм, длиной 0.7-0.9м, которые свинчиваются друг с другом.

-иногда пробивку засорений штангами сочетают с подмывом водой.

Если всеми перечисленными способами не удаётся ликвидировать засорения, то трубы раскапывают и перекладывают сеть.

Различают текущий и капитальный ремонты канализационных сетей.

К текущему ремонту относится замена люков и скоб, перекладка горловин колодцев, ремонт задвижек и т.п.

К капитальному ремонту относится устранение просадки колодцев, аварийных засорений, требующих раскопки, разборки и перекладки труб и т.п..

В водопроводной сети в процессе эксплуатации образуются отложения, которые понижают пропускную способность и вызывают вторичное загрязнение воды.

Возможные причины образования отложений:

-неудовлетворительная очистка воды;

-коррозионная активность воды;

-биообрастание;

-карбонатные отложения.

Способы удаления отложений:

-промывка (применяется для удаления рыхлых отложений. Осуществляется с помощью специальных насосов или воды из водопроводной сети);

- гидропневматический (удаляются отложения средней прочности за счёт турбулизации потока);

- механический (с помощью протягивания лебёдками якорей, скребков, щёток).

После прочистки труба промывается, заполняется хлорной водой (20-30мг/л), после чего происходит выдерживание в течение суток, а затем промывается чистой водой до содержания хлора 0,3мг/л.

Различают текущий и капитальный ремонт водопроводных сетей.

К текущему ремонту относятся устранение утечек из водопроводной сети, частичная замена запорной арматуры, удаление отложений и т.п.

К капитальному ремонту относятся работы, связанные с раскопкой и перекладкой значительных объёмов (участков сетей) труб.

Дата добавления: 2015-08-05