Введение.
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.
Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.
Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
Канализация.
Вода, которая была использована для различных нужд и получила при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства называется сточной жидкостью (стоками) и является объектом водоотведения.
Канализация – комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, предназначенных для следующих целей:
а) приема сточных вод в местах их образования и транспортирования их к очистным сооружениям;
б) очистки и обезвреживания сточных вод;
в) утилизации полезных веществ, содержащихся в сточных водах и их осадке;
г) выпуска очищенных вод в водоем.
Основные загрязнения сточных вод – физиологические выделения человека, отходы и отбросы, получаемые при мытье продуктов питания, посуды, помещений, стирке белья, а так же образующиеся в технологических процессах на промышленных предприятиях.
Для поддержания санитарного благополучия необходимо удалять сточные воды с территории населенных пунктов, чтобы не загрязнять окружающую местность и водоемы. Наиболее совершенной является система удаления загрязненных сточных вод за пределы населенных мест по закрытым подземным трубопроводам. Таким образом, даже очищенные сточные воды сбрасываются в водоём за пределами города и загрязнение речной воды в пределах города не происходит.
Водоотводящая система состоит из следующих основных элементов:
1) внутренних водоотводящих систем в зданиях и внутриквартальных водоотводящих сетей;
2) наружной водоотводящей сети;
3) регулирующих резервуаров;
4) насосных станций и напорных трубопроводов;
5) очистных сооружений;
6) выпусков очищенных сточных вод в водоём и аварийных выпусков в водоём.
Внешняя (наружная) водоотводящая сеть, называемая иногда уличной, представляет собой систему подземных трубопроводов, уложенных с уклоном в направлении движения воды.
При составлении схемы водоотводящей сети обслуживаемый объект разбивается на бассейны водоотведения, которые представляют собой часть территории обслуживаемого объекта, ограниченная линиями водораздела и границами объекта. Внешняя водоотводящая сеть может быть подразделена на уличную сеть, коллекторы бассейнов водоотведения и главные коллекторы. Главными коллекторами вода транспортируется к насосным станциям или очистным сооружениям.
Для осмотра трубопроводов на водоотводящей сети создаются смотровые колодцы и камеры. Вентиляция достигается путем неполного заполнения труб, установкой вентиляционных стояков на стояках канализации, специальными вытяжными устройствами во входных камерах дюкеров, смотровых и переходных колодцев. Для пересечения самотечных трубопроводов с естественными препятствиями и подземными сооружениями строятся штольни и эстакады.
Самотечный отвод воды на очистные сооружения возможен только при сильновыраженном рельефе местности и сравнительно больших уклонах поверхности земли. Обычно глубина заложения трубопроводов возрастает в зависимости от их длины. При глубине 6-8 м производство строительных работ открытым способом становится весьма затруднительным. Поэтому приходится осуществлять перекачку сточных вод. Строящиеся для этого насосные станции подразделяются на местные, районные и главные.
Местные служат для подъема и перекачки сточных вод от одного здания или группы их;
районные – для подъема и перекачки сточных вод от части или целого бассейна водоотведения;
главные – для подъема и перекачки сточных вод на очистные сооружения от части или всего обслуживаемого объекта.
Для насосных станций характерно большое заглубление и круглая форма, обусловленная опускным способом производства работ. В целях повышения надёжности работы водоотводящей системы напорные трубопроводы выполняются в две нитки.
При проектировании очистных сооружений так устанавливают их взаимное высотное расположение, чтобы движение воды от сооружения к сооружению осуществлялось самотёком. Очистные сооружения располагаются внизу по течению реки относительно обслуживаемого объекта, на некотором расстоянии от территории застройки.
Выпуск воды в водоём – специальное сооружение, конструкция которого обусловлена следующими требованиями: обеспечение быстрого и интенсивного смешения сточных вод с водой водоема и исключение разрушения самого выпуска потоками сбрасываемой сточной воды водоёма.
Аварийные выпуски располагаются на главных коллекторах, расположенных вдоль реки. Весьма желательно их устройство перед насосными станциями. Устройство аварийных выпусков согласовывается с санитарными органами и органами рыбоохраны.
Все элементы системы водоотведения взаимосвязаны в работе. Выход из строя хотя бы одного из них может привести к нарушению работы всей системы. Поэтому проектирование всех сооружений осуществляется с учётом необходимой степени надёжности.
Классификация сточных вод и методы их очистки.
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
В зависимости от происхождения стоки подразделяются на бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и атмосферные.
Состав бытовых сточных вод более или менее однообразен. Он характеризуется содержанием, в основном, органических загрязнений в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях. Концентрация загрязнений зависит от степени разбавления их водопроводной водой, т.е. от нормы водопотребления.
Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения водопроводной воды в процессе использования ее в производстве. Производственные сточные воды делятся на загрязненные и условно чистые.
Состав и концентрация загрязнений производственных сточных вод весьма разнообразны, так как они зависят от характера производства, выпускаемой продукции и особенностей технологического процесса.
Некоторые производства дают несколько видов сточных вод с различным составом и концентрацией загрязнений. Загрязненные производственные сточные воды могут быть подразделены на содержащие в основном органические загрязнения и содержащие в основном минеральные загрязнения. Условно чистые воды, содержащие весьма малое количество загрязнений, можно спускать в водоем без очистки.
Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения дождей и таяния снегов и делятся соответственно на дождевые и талые.
Атмосферные сточные воды содержат преимущественно минеральные загрязнения и в меньшем количестве органические загрязнения. Атмосферные сточные воды, образующиеся на территориях промышленных предприятий, содержат отходы и отбросы соответствующих производств. Для атмосферных сточных вод характерна большая неравномерность поступления в канализацию. В сухую погоду они совсем отсутствуют, а в период сильных ливней их количество бывает весьма значительным.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.
Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.
Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.
В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.
Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)
Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.
Список основной литературы
1. Прозоров И.В., Николадзе Г.И., Минаев А.В. Гидравлика, водоснабжение и канализация. 1990
2. Внутренние санитарно-технические устройства в 3 ч. ч.2. Водовод и канализация под ред И.Г.Староверова и Ю.И.Шиллера. 1990
3. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод М.: Стройиздат 1984
4. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат