Все категории сточных вод содержат то или иное количество загрязнений, которые различаются по химическому составу и физическому состоянию.По химическому составу загрязнения сточные воды в свою очередь подразделяются на органические и минеральные.
Все категории сточных вод содержат то или иное количество загрязнений, которые различаются по химическому составу и физическому состоянию.По химическому составу загрязнения сточные воды в свою очередь подразделяются на органические и минеральные.
В зависимости от того, какие категории сточных вод отводит канализационная сеть, различают общесплавную и раздельные (полные и неполные) системы канализации.Общесплавная система канализации (рис. 1.2) предусматривает устройство одной подземной сети труб и каналов для приема и отведения всех категорий сточных вод. В целях уменьшения размеров главных коллекторов на них устанавливаются камеры с ливнеспусками — сооружения, через которые сбрасывается в ближайший водный проток часть смеси дождевых и производственно-бытовых сточных вод во время сильных дождей (ливней).
Б. Производственную, служащую для отведения из различных цехов производственных сточных вод.Стояки оканчиваются вытяжной вентиляционной трубой с дефлектором.Все приемники сточных вод, присоединяемые к внутренней сети канализации, должны иметь гидравлические затворы, служащие для предотвращения проникновения загрязненного воздуха из канализационной сети внутрь помещений.
Схема канализации населенного места определяется главным образом рельефом территории и намечаемым местом для размещения очистных сооружений и выпуска сточных вод.Схема может быть централизованная, когда все сточные воды объекта канализования отводятся на одни очистные сооружения, идецентрализованная, когда устраиваются две и более очистных станций. Вторая схема применяется для крупных городов с населением более 500—700 тыс. человек при соответствующих местных условиях.
Применение той или иной системы канализации зависит от местных условий (степени благоустройства территории, рельефа местности, наличия водных протоков, очередности строительства и т. п.) и санитарно-гигиенических требований.
Проектирование, как правило, производится в две или три стадии.В случае двухстадийного проектирования разрабатываются проектное задание со сметно-финансовыми расчетами и рабочие чертежи со строительными сметами.
При плановом строительстве населенных мест и промышленных предприятий у нас в стране выбор системы и схемы канализации должен для отдельных объектов решаться комплексно, с учетом близко расположенных объектов. Так, если вблизи крупного промышленного предприятия расположен жилой комплекс, его обслуживающий, то при решении системы и схемы их канализования необходимо рассмотреть вопрос о совместном канализовании.
Строительство канализационных сетей требует больших капиталовложений, особенно на сооружение сетей крупных диаметров. Размеры сети зависят от расчетных расходов, которые в свою очередь зависят от количества населения.
Практикой установлено, что количество отводимых сточных вод более или менее равно количеству расходуемой воды.Среднее суточное количество воды, расходуемое на одного жителя, называется нормой водоотведения. На промышленных предприятиях нормой водоотведения или удельным расходом называется количество сточных вод, образующихся при выпуске единицы продукции (г, кг и т. д.).
Диаметры канализационной сети, а следовательно, и стоимость ее строительства зависят в основном от расхода, который принимается при расчете.Расчетным расходом сточных вод называется расход, на который производится расчет канализационных сетей и сооружений.
Чтобы определить наиболее точно истинный максимальный расчетный расход водоотведения, строят графики колебания расходов сточных вод по часам суток для населенного места совместно с производственными предприятиями. Как правило, часы максимальных расходов бытовых вод от населенного места не совпадают с часами максимальных расходов сточных вод, поступающих в сеть от промышленных предприятий. Правильно вычисленные максимальные расчетные расходы позволяют наиболее экономично производить расчет сети, определять емкость приемных резервуаров на насосных станциях и объемов очистных сооружений. На рис. 3.1 приведены два графика притока сточных вод: при К = 1,9 и при К = 1,15. При составлении графиков по оси абсцисс отложены часы суток, по оси ординат — проценты от среднесуточного расхода.
Являясь неоднородной жидкостью, сточные воды в зависимости от скорости их движения имеют различную структуру потока. В пределах расчетных скоростей движение сточных вод в канализационных сетях является турбулентным. В зависимости от скорости движения режим движения может быть в гладкой и шероховатой зоне и в переходной области между ними.
При ламинарном движении (рис. 4.3, участок 1—2, ах = 45°) потери напора по длине пропорциональны первой степени скорости (т = 1). При турбулентном движении (участок 2—3, а2 45°) показатель степени т изменяется в пределах от 1,75 до 2,0. Изменение показателя степени т при скорости V характеризуется наличием гладкой или шероховатой зоны турбулентного режима с переходной областью между ними.
Метод гидравлических расчетов канализационных сетей, применяемый в настоящее время, основан на предположении, что в сети имеет место равномерное движение сточных вод. Между тем многими исследованиями установлено, что в канализационной сети в связи с наличием местных сопротивлений (поворотов, боковых присоединений, перепадов и др.) на значительном протяжении наблюдается неравномерное движение воды. При наличии местных сопротивлений на самотечной сети возникают подпоры, что является недопустимым, так как при этом уменьшается скорость, которая должна обеспечивать транспортирующую способность потока сточных вод. При образовании подпоров, как правило, происходит выпадение взвеси и быстрое заиление трубопроводов.
В практике строительства канализационных сетей в СССР и за рубежом встречается большое количество разнообразных форм поперечного сечения труб и каналов. Однако все они с определенными допущениями могут быть подразделены на профили круглые, вытянутые и сжатые.
Минимальные диаметры труб и их степень наполнения назначаются исходя из требований эксплуатации — удобство прочистки сети, ее вентиляция, резерв на возможный залповый (не учтенный расчетом) спуск сточных вод.
Решение таких задач по формулам является очень трудоемким и в практике расчета канализационных сетей почти не производится. Для расчетов используют таблицы, графики и номограммы.Расчетные таблицы являются удобными при расчете и достаточно точными.
Гидравлический расчет напорных трубопроводов при движении по ним сточных вод, илопроводов при движении по ним ила и дюкеров состоит в выборе экономических диаметров и определении в них потерь напора.Напорные трубопроводы рассчитывают на полное заполнение по экономическим скоростям, которые могут быть приняты по данным табл. 4.8.
Трассировка и расчет канализационных сетей является одним из важнейших этапов проектирования канализации населенных мест.Имея генеральный план населенного места со всеми другими исходными данными, основными этапами при проектировании сети будут установление границ отдельных бассейнов канализования, места расположения очистных сооружений и места выпуска очищенных сточных вод. Затем производится трассировка сети, проектируемой для данного населенного места.
В соответствии с указаниями СНиП П-Г. 6—62 минимальная глубина заложения лотка канализационных труб должна приниматься на основании опыта работы канализации в данном районе или аналогичных условиях. Уменьшение глубины заложения лотка труб против принятой в данном районе допускается при утеплении труб или при температуре стоков, исключающей необходимость утепления.
Канализационные сети различных систем в крупных городах при развитом подземном хозяйстве должны трассироваться с учетом наличия других подземных сооружений. Кроме того, при назначении трасс канализационной сети следует учитывать необходимость применения механизмов для производства строительно-монтажных работ с последующим удобным выполнением эксплуатационных работ.
Все данные по определению расчетных расходов сточных вод сводят в таблицы.После того как произведена трассировка сети и вычислены расчетные расходы по участкам, обычно приступают к расчету, предварительно построив профили поверхности земли по трассам сети. Они должны быть построены с учетом предполагаемой вертикальной планировки.
Пример 1. Требуется запроектировать канализационную сеть для части канализуемой территории (рис. 5.11). На этой территории, кроме жилых кварталов, расположены два промышленных предприятия (I и II).Рельеф местности почти плоский, плотность населения — 190 чел. на 1 га нетто, т. е. без учета площади, занятой улицами.
Расчетный срок действия канализационных сетей устанавливается с учетом их амортизации. Следовательно, учитывая, что канализационная сеть находится в земле, при переменных условиях влажности, при наличии различных сред (кислотных, щелочных и др.), а также в ряде случаев блуждающих токов (сточная жидкость сама может быть агрессивной) к материалу труб и их стыковых соединений предъявляется ряд требований. Эти требования учитываются ГОСТом на изделия. Если по ГОСТу требования к условиям прокладки труб ограничены, то это должно учитываться при проектировании сетей с использованием этих материалов.
Керамические трубы покрыты снаружи и внутри глазурью. Они стойки против агрессивного действия грунтовых и сточных вод; водонепроницаемы и долговечны. Являются наилучшими, особенно для устройства бытовой и производственных канализаций, содержащих в стоках повышенную кислотность.
Бетонные и железобетонные трубы получили широкое распространение при сооружении канализационных сетей различного назначения. Они изготовляются напорными и безнапорными.Они производятся с предварительно напряженной арматурой — марок от НЖ-1 до НЖ- диаметром от 300 до 1000 мм; трубы длиной до 5 м чрезвычайно удобны для индустриальное™ производства монтажных работ.
Канализационные безнапорные асбестоцементные трубы изготовляют диаметром от 50 до 600 мм, длиной от 2,5 до 4,0 м.Трубы имеют гладкие концы и поставляются комплектно с асбестоцементными муфтами. Удельный вес асбестоцементных труб в 3,5 раза меньше веса чугунных труб.
Металлические — чугунные и стальные — трубы в канализации применяются при соответствующем обосновании; чугунные — в самотечной сети при пересечении улиц с интенсивным движением и при малой глубине заложения, для дюкеров, при пересечении железных дорог и др.; стальные — для напорных линий от насосных станций.
При строительстве канализационных сетей городов и промышленных предприятий, сбрасывающих большие количества сточных вод, приходится сооружать каналы крупных сечений. Строительство таких каналов связано с большими капитальными затратами.
Основания под трубами могут быть искусственно созданными и естественными. Тип основания зависит от местных грунтов, в которых прокладываются трубы, а также от материала труб и стыковых соединений.При производстве работ по отрывке траншей одним из основных условий является требование, чтобы нижний слой грунта на дне траншеи оставался ненарушенным, поэтому его недобирают на 20— 30 см и удаляют непосредственно перед укладкой труб. При производстве земляных работ в пучинистых грунтах в зимнее время основание траншей необходимо предохранять от промерзания или же непосредственно перед укладкой труб удалять мерзлый грунт основания и заменять его слоем песчано-гравелистого грунта; толщина слоя устанавливается проектом.
Колодцы. На канализационных сетях устраивают различного назначения колодцы — для наблюдения за работой сети, для прочистки, промывки и ликвидации возможных засоров на ней см. § 5, гл. V).По форме в плане колодцы устраиваются круглыми и прямоугольными.
Соединение труб разных диаметров бытовой канализации производится в колодцах, как правило, по расчетному уровню воды (см. рис. 5.9), а в дождевой и общесплавной — по шелыгам труб. Шелы-гой называют верх трубы.
Перепадные колодцы могут устраиваться непосредственно на коллекторе и в местах присоединения притоков к глубоко заложенным коллекторам.Перепадные колодцы на коллекторах устраивают при крутом рельефе местности для уменьшения уклона трубы, с тем чтобы в последней скорости движения сточных вод не превышали максимально допустимых (см. рис. 5.8). В некоторых случаях устройство перепадного колодца вызывается необходимостью согласования положения проектируемой канализационной сети с другими подземными сооружениями. Такие колодцы должны устраиваться на прямолинейных участках коллекторов.
Дюкеры представляют собой сооружение на канализационной сети, устраиваемое при переходе через различного рода препятствия (реки, овраги и т. д.). Они состоят из двух камер, располагаемых по обе стороны препятствия (например, реки), и трубопроводов (см. рис. 4.11). При пересечении водоемов дюкеры устраивают не менее чем в две рабочие линии, причем каждая линия дюкера проверяется на пропуск полуторного расхода, приходящегося на одну трубу.
Хозяйство современных городов насыщено разнообразными подземными сооружениями. Учитывая это, при сооружении канализационных сетей необходимо соблюдать ряд требований.При устройстве пересечений трубопроводов в различных плоскостях с другими подземными сооружениями необходимо соблюдать ряд требований с целью их сохранения от преждевременного разрушения.
Выбор того или иного типа перехода зависит от категории дороги и важности запроектированных трубопроводов.Кроме того, при наличии на трассе переходов, тоннелей, эстакад и путепроводов следует рассмотреть возможность и целесообразность прокладки по ним трубопроводов канализационных сетей. При пересечении с магистральными железнодорожными путями нормальной колеи на перегонах и автомобильными дорогами I и II категорий трубопроводы канализационных сетей необходимо прокладывать в футлярах; при надлежащем обосновании возможна прокладка в проходных и непроходных тоннелях. В практике проектирования встречаются пересечения дюкерного типа (рис. 7.18, а) и простые — самотечные (рис. 7.18, б). Первые устраиваются при пересечении с железнодорожными путями или шоссейными дорогами, находящимися в глубоких выемках, вторые — в насыпях.
Работы по сооружению сетей должны выполняться, как правило, пишчным методом с комплексной механизацией всех процессов, к числу которых относятся: а) подготовительные работы; б) рытье траншей; в) сборка труб и их укладка; заделка стыковых соединений; г) нанесение изоляции; д) испытание трубопроводов; е) засыпка траншей и устройство покрытий.
В практике строительства канализационных сетей применяются бестраншейные методы строительства, к которым относятся: а) щитовой и штольневый; б) продавливание или прокол; в) горизонтальное бурение; г) вибровакуумный.
К битумным изоляциям относят обмазочную, пластичную, оклеечную. Эта изоляция обладает устойчивостью против агрессивного действия среды и хорошей сцепляемостью с материалом, достаточной пластичностью и водонепроницаемостью; удобна в применении при производстве работ.
При сооружении канализационных сетей в районах вечной мерзлоты, сейсмических районах и районах с лёссовидными грунтами и оползневых зонах необходимо учитывать их специфические условия.Основными особенностями климата районов Крайнего Севера являются отрицательная среднегодовая температура воздуха, сильные ветры, большие снежные заносы, повышенная влажность воздуха и продолжительный зимний период с устойчивыми низкими температурами.
Канализационные насосные станции служат для перекачки сточных вод, илов и Песковой пульпы на различные расстояния, с низких на более высокие отметки. Необходимость устройства насосных станций и место их расположения выявляются при решении схемы канализации объекта, гидравлическом расчете сетей и решении генплана с высотной установкой очистных сооружений.
Рациональное место расположения насосных станций определяется при проектировании сети. На рис. 9.2 показаны два варианта прокладки главного коллектора, по которому сточные воды поступают на главную насосную станцию и далее на очистные сооружения. Выбор оптимального варианта должен базироваться на всестороннем анализе технико-экономических показателей разрабатываемых вариантных решений.
Необходимая емкость приемных резервуаров, а также количество насосов и их производительность выявляются из определения притока и откачки сточных вод.Малые насосные станции бытовой канализации (производительностью до 5000 м3/сут) обычно оборудуются двумя самозаливными насосами — рабочим и резервным. Производительность каждого насоса принимается равной расчетному расходу подводящего к станции коллектора. Напорные линии оборудуются обратными клапанами. Включение в работу и выключение агрегатов производятся автоматически при открытых задвижках.
Насосы и двигатели. Для перекачки сточных вод и осадков широко применяют горизонтальные и вертикальные центробежные канализационные насосы. Кроме этих насосов, могут быть использованы также центробежные специальные насосы: песковые (баг-герные) и землесосы — торфонасосы. Для перекачки больших расходов воды находят применение осевые — пропеллерные насосы.
Состав служебно-вспомогательных и бытовых помещений в каждом случае определяется в зависимости от размера станции, места ее расположения, системы управления агрегатами и количества обслуживающего персонала.
Выбор наиболее рациональной глубины заложения канализационной сети освещен в § 2 гл. V, а рационального размещения насосных станций — в § 2 гл. IX.В настоящем параграфе остановимся на вопросе определения эксплуатационных расходов канализационных сооружений вообще и насосных станций в частности.
Схемы насосных станций выбираются путем комбинирования эскизов схем высотного положения насосов и схем плана с учетом количества притекающих сточных вод, а также грунтовых и других условий.Размеры машинного отделения в плане определяются количеством подлежащих установке агрегатов и их габаритами, размещением всасывающих и напорных трубопроводов с их арматурой, пусковой аппаратурой и вспомогательным оборудованием.
При благоприятных топографических условиях дождевые воды и воды от таяния снега стекают по поверхности земли в ближайшие водоемы — реки, ручьи, озера, пруды и т. д. При отсутствии благоприятных топографических условий они застаиваются, образуя заболоченные территории, которые не могут быть использованы для целей строительства.
Наружную дождевую канализационную сеть устраивают открытого н закрытого типа.Открытая дождевая сеть обычно состоит из лотков и канав, по которым дождевые воды удаляются за пределы населенных мест и промышленных предприятий. Открытые водостоки устраивают при малой плотности количестве населения (до 25 тыс. чел.), небольшом количестве атмосферных осадков (100—200 мм в год).
Атмосферные осадки выпадают в виде дождей и снега (града, инея). Дождевую канализацию рассчитывают на дождевой сток, который должен удаляться сразу при выпадении дождей. Твердые осадки — снег, град, иней—дают при таянии меньший, чем дождевые воды, сток, и потому при расчете открытых и закрытых дождевых сетей, как правило, не учитываются.
Каждый дождь характеризуется двумя величинами; а) количеством выпавшей воды: б! продолжительностью ее выпадения.Количество выпавшей воды измеряется толщиной слоя или объемом на единицу площади.Продолжительность выпадения выражается в единицах времени — часах, минутах, секундах.
Интенсивность дождей определялась в мм/мин [по формуле (10.1)], а продолжительность дождя принимали 25—30 мин.Показатель степени абсцисс.Если по этой формуле произвести расчет дождевой сети, то она будет иметь большие сечения и потому не экономична по капитальным вложениям. Этот способ обработки опытных данных может быть применен только в редких случаях при отсутствии данных записей плювиографом.
Если исключить из расчета по технико-экономическим соображениям особо интенсивные дожди (ливни), то будет происходить при их выпадении переполнение сети и затопление территории.Если на рис. 10.2 нанесены выпадающие дожди за 10 лет, а линия II проведена так, что выше ее находятся 10 точек, то переполнение сети будет происходить в среднем раз в год.
При проектировании дождевой канализации прежде всего большое внимание должно быть уделено выбору формул расчетных интенсивностей, так как от этого зависит сечение труб и каналов.В первом случае используются способы П. Ф. Горбачева и более современные — Государственного гидрологического института (ГГИ) и ЛНИИ АКХ, причем последний рекомендован СНиП П-Г.6—62.
В табл. 39 даны численные величины коэффициентов т], вычисленные по формуле (10.14).Ранее уже отмечалось, что наибольший сток дают жидкие осадки, в связи с чем для расчета канализационных сетей определяют интенсивность дождей.
Иными словами, метод расчета дождевых сетей должен тесно увязывать метеорологическую и гидравлическую стороны фактических физических явлений. Принятый СНиП П-Г. 6—62 современный метод расчета дождевых канализаций основан на больших экспериментально-теоретических исследованиях, подтвержденных практикой строительства и эксплуатации. Он основан на методе предельных интенсивностей, разработанном П. Ф. Горбачевым, который может быть сформулирован следующим образом.
Конструкция пересечения дождевых коллекторов с железнодорожными путями и принятая в расчетах величина периода повторяемости расчетных дождей р подлежат согласованию с Управлением дороги МПС.При ширине улиц 30 м и более следует рассматривать вариант укладки двух параллельных дождевых сетей с целью уменьшения длин присоединений от дождеприемников и от внутриквартальных сетей.
Нормы проектирования дождевой сети разработаны на основании исследований и опыта эксплуатации.Наибольшая глубина протока в кюветах и канавах (в пределах населенных мест) принимается 1,0 м, высота бровки — не менее 0,2—0,4 м. Сеть рассчитывается на полное заполнение.
Расчет сети производят для наиболее длинного коллектора бассейна, проверяя его в необходимых случаях на расчетный расход, получаемый не со всей площади бассейна коллектора, а с части ее.Данные по расчету и высотной установке дождевой сети сводят в ведомость, одна из возможных форм которой приведена в табл. 11.3.
Известно, что с увеличением уклона сети ее пропускная способность значительно увеличивается и сечение трубопровода при этом уменьшается. Однако это ведет к увеличению заглубления сети. Увеличить пропускную способность трубопровода можно за счет использования напорного режима работы сети, что наглядно представлено на рис. 11.3.
Имеются и другие предложения по расчету дождевой сети с учетом напорного режима (Е. Д. Швецова, Г. Л. Зака, Б. О. Боту ка), которые еще не получили практического распространения.Для приема дождевых вод в сеть служат дождеприемники, присоединяемые к сети с помощью патрубков. Дождеприемники по конструкции могут быть без осадочной части (рис. 11.5, а), с осадочной частью (рис. 11.5, б).
Регулирование дождевого стока производится с целью уменьшения диаметров дождевой сети при технико-экономическом обосновании целесообразности этого мероприятия. Оно может производиться при наличии на территории объекта прудов или оврагов с запрудами или путем постройки специальных резервуаров (земляных с обделкой стенок и дна, железобетонных и т. п.).
Выпуск дождевых вод наиболее часто производится в про-то ч и ы е водоемы. Устройство выпусков не допускается в границах пояса строгого режима зоны санитарной охраны источников водоснабжения. Не следует проектировать выпуски также в малые непроточные пруды, в замкнутые лощины и низины, в размываемые овраги, а также в водоемы — в места, специально отведенные для массового купания. В заболоченные поймы рек выпуск дождевых вод производить не рекомендуется.
Несоблюдение некоторых из указанных условий не является препятствием к применению общесплавной системы.Практически применение общесплавной системы возможно и целесообразно в городах с населением более 50 тыс. чел., а к о м -биниров анных систем канализации (раздельной и общесплавной) — с населением больше 100 тыс. чел.
Расходы бытовых сточных вод для расчета общесплавной сети подсчитываются при коэффициенте общей неравномерности / ибш, равном 1.В период отсутствия дождей и при малом расходе производственных вод по сети протекают главным образом бытовые воды. Наполнение сети при этом может быть очень незначительным, скорости будут меньше, чем при полном заполнении; при этих условиях может происходить отложение осадков.
Как указывалось в § 1 настоящей главы, ливнеспуски устраивают на коллекторах общесплавной сети для сброса части смеси сточных вод в водоем с целью уменьшения сечения коллекторов. При этом следует помнить, что водоем будет загрязняться различными веществами органического и минерального происхождения. Режим работы ливнеспусков определяется санитарными и техникоэкономическими соображениями и одним из важных показателей, так называемым коэффициентом разбавления я0.
При наличии ливнеспусков на коллекторе расчет общесплавной сети имеет некоторую специфику, которую необходимо учитывать. При расчете общесплавной канализации пользуются в настоящее время методикой, разработанной Л НИИ АКХ. Рассмотрим схему рис. 12.3, а.
Дождеприемники. По общесплдвной сети при отсутствии дождей протекают бытовые сточные воды в смеси с производственными, которые выделяют вредные и дурно пахнущие запахи (Н25, Б02 и др.). Поэтому дождеприемники обычной конструкции (рис. 11.5) применяют в тех районах, где средняя температура воздуха самого теплого месяца не превышает -¡- 20“. При температурах воздуха более + 20° дождеприемники должны снабжаться гидравлическим затвором (на отводном патрубке) высотой 8—10 см и осадочной частью глубиной 0,5—0,7 м с целью воспрепятствовать проникновению воздуха из сети на улицу в районе тротуара.
При протекании сточных вод по трубам и каналам с малыми скоростями происходит выпадение взвешенных веществ. Одновременно биохимические процессы, происходящие в сточной жидкости, вызывают изменение состава воздуха в не заполненной водой части трубы и в колодцах. Это изменение характеризуется понижением содержания кислорода, увеличением концентрации углекислого газа, а также появлением при определенных условиях некоторых других газов (метан, сероводород и др.).
Прием канализационных сетей в эксплуатацию производится комиссией, состоящей из технического представителя эксплуатации сети, представителя заказчика и строительного контроля, а также представителей санитарного надзора и дорожного хозяйства. Сдачу работ по акту производит строительная организация, причем приемная комиссия устанавливает количество и качество выполненных работ.
При наружном осмотре сети и сетевых сооружений обращается внимание на исправность люков с крышками, соответствие отметок крышек отметкам дорожных покрытий, отсутствие или наличие провалов и просадок, наличие закупорок, приводящих к подпорам с выходом сточных вод на поверхность земли, и т. д.
При наличии уклонов, которые не обеспечивают самоочищение канализационных сетей, производятся работы по прочистке труб и колодцев от осадков. Эти работы в недавнем прошлом выполнялись вручную в тяжелых антисанитарных условиях (пребывание рабочих в смотровых колодцах, контакт со сточной, жидкостью). Последние годы уровень механизации работ по прочистке повышается, однако комплексная механизация внедряется слабо.
Работы по очистке и ремонту канализационных сетей соответствуют перечню работ, относительно которых предъявляются повышенные требования по технике безопасности. Это объясняется следующими причинами. При протекании сточных вод по трубам и каналам образуются и выделяются различные газы, представляющие опасность для обслуживающего персонала. К ним относятся углекислота, сероводород, метан, пары бензина, бензола, нефтяных отходов. Кроме того, ремонтные работы часто связаны с нахождением рабочих в выемках (котлованах), глубина которых более 2 м.
Расходы по управлению предприятием у состоят из отчислений на содержание руководящего органа (отдела), в ведении которого находится сеть.Содержание обслуживающего персонала п выражается в расходах по штатной ведомости с учетом накладных расходов в соответствии с действующим законодательством. Расходы на текущий и аварийный ремонты сети, сетевых сооружений и зданий р принимаются в зависимости от их стоимости: для сети — 0,2—0,5%, для зданий — 1—3% .
Сточные воды перед выпуском в водоем должны быть очищены. Степень необходимой очистки зависит от концентрации загрязнений в сточных водах и соотношения их расходов с водой водоема, т. е. от кратности разбавления сточных вод водой водоема. Для того чтобы правильно запроектировать сооружения для очистки сточных вод, необходимо знать их состав и количество.
Взвешенные вещества сточных вод делят на оседаемые и неосе-даемые. К оседаемым относят вещества, выпадающие в осадок при отстаивании сточных вод продолжительностью 2 ч в стеклянных сосудах емкостью не менее 0,5 л в спокойном состоянии. К не-оседаемым относят вещества, не выпадающие в осадок в этих сосудах за 2 ч отстоя. Продолжительность отстаивания 2 ч принята условно, так как в отстойниках очистных сооружений продолжительность отстаивания, как правило, принимается не более 2 ч.
В сточных водах могут находиться болезнетворные (патогенные) бактерии, относящиеся к возбудителям желудочно-кишечных заболеваний (холера, брюшной тиф, паратиф, дизентерия и др.), а также кожных инфекций, туберкулеза. В таких сточных водах находят и большое количество яиц глист (гельминтов).
Находящаяся в сточных водах органическая часть загрязнений, как уже было выше сказано, является благоприятной средой для развития бактерий вообще, а болезнетворных в частности. Поэтому задача очистки сточных вод заключается в удалении и обезвреживании содержащихся в них загрязнений и в особенности органических веществ, представляющих наибольшую опасность в санитарном отношении.
Количество кислорода, которое расходуется для биохимического окисления органических веществ в определенный интервал времени, называется биохимической потребностью в кислороде (БПК), которая выражается в мг!л. По величине БПК можно установить степень загрязненности сточных вод и воды водоемов органическими веществами. Чем больше БПК, тем более загрязнены сточные воды, и наоборот.
Мочевина является одним из важнейших конечных продуктов белкового обмена в организме человека и животных. В моче, выделяемой человеком в сутки, содержится 25—35 г мочевины, около г аминокислот, 0,3—1,2 г мочевой кислоты, 1,5—2,4 г креати-нина и др. Все эти вещества составляют основные ингредиенты загрязнения бытовых сточных вод.
Реакцию сточных вод можно установить также через титрир-ную кислотность. Это выражается в мл нормального или децинор-мального раствора кислоты или щелочи, которые требуется затратить для нейтрализации 1 л воды.
Способность сточных вод загнивать через определенный промежуток времени характеризует степень очистки этих вод и их относительную стабильность, или стойкость. Относительной стабильностью, или стойкостью, сточных вод называется отношение, выраженное в процентах запаса в воде кислорода в форме растворенного, нитритного и нитратною, к полной биохимической потребности в кислороде этих сточных вод.
Для расчета очистных сооружений, как уже указывалось, необходимо знать состав сточных вод. определяемый химическим анализом. Но не во всех случаях при проектировании очистных сооружений имеется действующая канализация, из которой можно отбирать пробы для анализа сточных вод.
Вещества, составляющие загрязнение сточных вод и являющиеся опасными в санитарном отношении, одновременно могут представлять собой ценные продукты, подлежащие утилизации в народном хозяйстве.В сточных водах содержатся азот, фосфор, калий и другие ингредиенты, представляющие удобрения для сельскохозяйственных земель.
Водоемы делятся на естественные (реки, озера, моря) и искусственные водохранилища. Загрязнение воды водоемов происходит естественным и искусственным путем. В первом случае загрязнения образуются за счет отмирания обитателей, населяющих водоемы, — животного и растительного мира, а также за счет загрязнений, поступающих в водоемы с дождевыми и талыми водами. Во втором случае загрязнения поступают в водоемы преимущественно со спускаемыми в них сточными водами.
Количество загрязнений, вносимых в водоем вместе со спускаемыми сточными водами, в результате сложных физических, химических и биологических превращений, происходящих в водоеме, постепенно уменьшается. Так, например, органические вещества загрязнений окисляются (минерализуются, стабилизируются), кислоты и щелочи нейтрализуются с образованием труднорастворимых соединений, радиоактивные вещества распадаются и т. д.
С„ — концентрация этого же вещества в водоеме до выпуска в него сточных вод, мг л.Разбавление сточных вод в реках. Для определения кратности разбавления сточных вод в проточных водоемах (реках) в створах на различных расстояниях от места выпуска сточных вод существуют различные методы. Наибольшую известность получили способы, разработанные А. В. Караушевым, В. А. Фроловым, И. Д. Род-зиллером.
В воде чистых водоемов содержится растворенный кислород. Растворимость, а следовательно, его концентрация зависят от температуры воды. Растворенный кислород расходуется на окисление органических веществ, попадающих в водоем, в том числе вносимых загрязнениями сточных вод при спуске их в водоем.
В зимний период при понижении температуры воды водоема повышается растворимость кислорода, однако аэробные бактерии, участвующие в биохимическом окислении органических веществ, при температуре ниже 6° находятся в угнетенном состоянии, поэтому процессы минерализации органических веществ тормозятся. Кроме того, ледяной покров в зимний период почти прекращает реаэрацию воды водоема. Поэтому зимой процессы самоочищения водоема замедляются.
При спуске неочищенных сточных вод в водоем вначале происходит выпадение на дно водоема загрязнений, находящихся во взвешенном (нерастворенном) состоянии. Чем меньше скорости течения водоема, тем больше взвешенных веществ выпадает в осадок недалеко от места выпуска сточных вод. Органические вещества осадка подвергаются минерализации. При недостатке растворенного в воде водоема кислорода начинается анаэробный процесс распада органической части осадка с выделением сероводорода, углекислоты, метана и др. Всплывающие со дна водоема газы поднимают на поверхность воды водоема частицы разлагающегося осадка, при этом пузырьки газа лопаются и распространяются в атмосфере. Таким образом, создаются антисанитарные условия, отравляющие воду и воздух. Следует отметить, что анаэробные процессы протекают значительно медленнее аэробных. Поэтому анаэробное разложение осадков сточных вод, выпавших на дно водоема, при поступлении новых порций осадка может происходить непрерывно длительное время, и процесс самоочищения водоемов прекращается. Такие водоемы не могут быть использованы как источники водоснабжения, рыба в них погибает, народному хозяйству наносится значительный ущерб. Поэтому сточные воды до выпуска их в водоем должны быть освобождены в первую очередь от загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии (взвешенных веществ), что обычно осуществляется на очистных сооружениях.
Неочищенные сточные воды, выпускаемые в водоем, вносят с собой большое количество бактерий. Кроме того, биохимические процессы окисления органических веществ загрязнений способствуют развитию большого количества бактерий.
Биохимический процесс окисления органических веществ сточных вод (биохимическое окисление) происходит при содействии микроорганизмов-минерализаторов в две фазы: в первой фазе происходит окисление органических веществ, содержащих преимущественно углерод, и азотсодержащих веществ — до начала нитрификации. Поэтому первую фазу часто называют углеродистой. Вторая фаза включает процесс нитрификации, т. е. окисление азота аммонийных солей в нитриты и нитраты. Вторая фаза протекает приблизительно 40 суток, т. е. значительно медленнее, чем первая фаза, занимающая примерно 20 суток, и требует значительно больше кислорода. Биохимическая потребность в кислороде (БПК) учитывает только первую фазу окисления. В природе, однако, трудно разделить обе фазы окисления, так как они происходят почти одновременно. При расчете самоочищающей способности водоемов для решения вопроса о необходимой степени очистки сточных вод до выпуска их в водоем учитывается только первая фаза окисления, так как для второй фазы практически трудно получить данные.
Правила включают общие требования к составу и свойствам воды водоемов в зависимости от видов водопользования.К первому виду водопользования относятся водоемы, предназначенные для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий. Ко второму виду — водоемы, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также водоемы в черте населенных мест.
Очистка сточных вод осуществляется механическим, химическим и биологическим методами.Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание (дезинфекцию).Решетки. На решетках задерживаются грубые примеси сточных вод размером больше 5 мм.
После расчета необходимой степени очистки сточных вод (см. § 10 гл. XV) намечают схему очистки и состав сооружений. На рис. 16.1, 16.2 и 16.3 представлены схемы очистки сточных вод, наиболее часто применяемые в практике проектирования очистных сооружений.
Поперечное сечение прутьев чаще принимают прямоугольным с размерами 10 X 40 и 8 X 60 мм (рис. 17.2, а и б); реже применяют стержни круглой формы (рис. 17.2, в), так как к ним (по литературным данным) в этом случае прилипают отбросы, которые трудно снимать. Исследованиями М. В. Лещинского (см. ниже) это не подтверждается и им рекомендуются стержни круглой формы.
Сита применяются при необходимости грубой очистки небольших масс сточных вод, сбрасываемых в крупные водоемы. Но чаще рекомендуется их применение при очистке производственных сточных вод до выпуска их в городские канализации (сточные воды кожевенных, текстильных, бумажных и других предприятий).
Песколовки устраиваются для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных веществ, преимущественно песка. Наличие песка в сточных водах неблагоприятно отражается на работе очистных сооружений, так как песок может накапливаться и смешиваться в отстойниках, септических камерах двухъярусных отстойников, метантенках и других сооружениях, уменьшая их объем, затрудняя выпуск осадка и нарушая вообще технологический процесс работы очистной станции. Поэтому песколовки являются обязательными в составе очистных станций при их производительности более 100 м3!сут.
Расчет горизонтальных песколовок можно методами.Смаке — максимальный приток сточных вод, м3/сек.Глубина /ij обычно принимается несколько большей, чем глубина протока воды в подводящем канале, и назначается в пределах 0,5—1,2 м; ширина отделения 0,6—1,6 м для обычных песколовок и 4—6 м — в песколовках со скребками для сгребания выпавшего осадка к приямку. Величина п должна быть кратной числу отделений других сооружений очистной станции.
Горизонтальный отстойник (рис. 17.19) представляет собой прямоугольный в плане резервуар с соотношением ширины к длине не менее 1 : 4 и глубиной до 4 м. Сточные воды подводятся каналом к торцовой стене отстойника, где при помощи поперечного лотка с водосливом равномерно распределяются по ширине отстойника.
Подвод воды в центр радиального отстойника делается сверху и снизу.На рис. 17.28 показан отстойник диаметром 28 м. Подвод воды осуществляется снизу по трубопроводу 1, откуда сточная вода поступает через центральное распределительное устройство в отстойник, а осветленная собирается в круговой периферийный желоб. Плавающие вещества удаляются с поверхности жидкости полу погруженной доской, прикрепленной под углом к оси вращающейся фермы, и подаются трубой 4 в плавающий бункер, откуда поступают в иловый колодец.
Исследованиями, проведенными проф. С. М. Шифриным, было установлено, что схема распределения струй в вертикальном отстойнике, изображенная на схеме (рис. 17.31), не отражает физических явлений, имеющих место в действительности. На самом деле эта картина представляется более сложной (рис. 17.32).
При выборе типов отстойников для очистных станций следует учитывать конкретные условия их применения, характерные для каждого отдельного случая. К этим условиям можно отнести: производительность станции, характер грунтов, уровень грунтовых вод, климат, индустриализацию производства работ, местные строительные материалы, стоимость электроэнергии, автоматизацию эксплуатационных работ и т. п. Как правило, окончательный выбор типа отстойника должен основываться на результатах техникоэкономического сравнения разных вариантов.
На очистных канализационных станциях образуется большое количество осадков. Они выпадают в первичных отстойниках, а также получаются при биологической очистке сточных вод в виде пленки после биофильтров или избыточного активного ила после аэротенков (см. гл. XX). Осадок, выпускаемый из первичных отстойников, называется «свежим». Он имеет серый цвет и содержит воды 92—96 %. Объемный вес его составл яет от 1,004 до 1,01 т/м3.
Септик (гнилостный резервуар) представляет собой прямоугольный или круглый в плане резервуар, в котором сточные воды протекают с малыми скоростями для обеспечения выпадения взвешенных веществ в осадок. Отличие септика от описанных выше отстойников (см. гл. XVII) заключается в том, что выпавший на дно сооружения осадок не удаляется до тех пор, пока не произойдет его перегнивание (в течение полугода или года), почему сооружение и называется септиком.
Двухъярусный отстойник (эмшерский колодец, рис. 18.2) представляет собой резервуар круглой или прямоугольной формы в плане. В верхней части (ярусе) расположены осадочные желоба, представляющие собой горизонтальные отстойники, а в нижней части (септической) собирается осадок, выпавший из отстойников, где он подвергается сбраживанию.
Выпавший на дно осветлителя осадок по трубе 8 поступает в приемный резервуар насосной станции, откуда насосом подается в перегниватель 9 по напорной трубе 13, заканчивающейся над перегнивателем двумя полукольцами с отростками, направленными под углом 45° к поверхности осадка. Этот же трубопровод служит для перемешивания осадка. В этом случае осадок направляется по трубе 10 в приемный резервуар насосной станции, откуда перекачивается в верхнюю зону перегнивателя по трубе 13. Перемешивание осадка в перегнивателе автоматизируется по реле времени.
Осадок из первичных отстойников (за исключением двухъярусных отстойников и осветлителей-перегнивателей) направляется для обезвреживания, как правило, в метантенки. Туда же подается и избыточный активный ил после аэротенков и биологическая пленка после биофильтров (см. гл. XX).
Осадок, сброженный в метантенках и септических камерах двухъярусных отстойников, а иногда свежий осадок из отстойников направляется для подсушивания (обезвоживания) на иловые площадки, представляющие собой спланированные участки земли, окруженные земляными валиками.
После промывки осадок коагулируется хлорным железом (FeCl3) и известью (СаО). Доза коагулянта принимается: хлорного железа (по чистому FeCl3) — 5,0% и активной извести — до 10,0% по сухому веществу осадка. Смешение коагулянтов с промытым осадком производится в смесителе, после чего осадок направляется для обезвоживания. Механическое обезвоживание осадка в настоящее время осуществляется преимущественно на вакуум-фильтрах.
Осадок, обезвоженный на вакуум-фильтрах (кек) до содержания влаги 78—80%, часто подвергается дальнейшему обезвоживанию путем термической сушки. В СССР для этой цели применяют барабанные сушила, часто встречающиеся в цементной промышленности.
Для биологической очистки сточных вод в естественных условиях применяются следующие сооружения: 1) поля орошения, 2) поля фильтрации, 3) биологические пруды.Очистка сточных вод на полях орошения и полях фильтрации происходит в процессе фильтрации их через почву. При этом задерживаемые органические загрязнения вместе с бактериями обволакивают частицы почвы и образуют биологическую пленку. Пленка адсорбирует тонкодиспергированные взвеси, коллоидальные и растворенные вещества загрязнений сточных вод, которые при помощи аэробных бактерий в присутствии кислорода воздуха подвергаются биохимическому окислению. Так как атмосферный воздух интенсивно проникает в поры почвы на глубину 0,2—0,3 м, то именно в этом слое и происходят окислительные процессы: органический углерод окисляется до СОа, азот аммонийных солей — до нитритов и нитратов (N02 и М03), т. е. нитрифицируется.
В России поля орошения были впервые устроены в Одессе (1888 г.), затем в Киеве (1895 г.) и в Москве (1898 г.).В условиях социалистического хозяйства, где отсутствует частная собственность на орудия и средства производства, устройством полей орошения можно решать комплексно задачу очистки сточных вод и развития пригородных сельских хозяйств для обеспечения населения городов овощами и молочными продуктами.
Величина среднесуточных норм зависит от рода культур, количества атмосферных осадков, выпадающих в данной местности, среднегодовой температуры воздуха, характера грунтов и др. Для предварительных расчетов полезной площади коммунальных полей орошения можно пользоваться нормами нагрузки, рекомендуемыми СНиП П-Г.6—62, данных в табл. 19.2.
Сточные воды поступают на наиболее высокую (командную) точку полей орошения или фильтрации самотеком или перекачиваются насосной станцией. На этой точке устраивается распределительный колодец, откуда сточные воды направляются по оросительной сети к картам полей. Оросительная сеть (рис. 19.1) делится на: 1) магистральные, или главные, каналы; 2) распределительные каналы и 3) картовые оросители. Сточные воды из картовых оросителей через одно- или двусторонние выпуски поступают на карты полей.
В табл. 19.3 приведен примерный подбор культур для условий Московской области, требующих орошения в разное время, позволяющий, таким образом, составить график орошения в соответствии с поступлением сточных вод на поля. Сточные воды до направления на поля орошения должны быть механически очищены, что уменьшает количество содержащихся в них гельминтов. Применение для орошения неотстоенных сточных вод разрешается во вневеге-тационный период для всех культур. Запрещается орошение овощей, употребляющихся в свежем виде (моркови, петрушки, брюквы, огурцов, помидоров и др.). Устройство и эксплуатация земледельческих полей орошения регламентируются соответствующими нормами . Территория, предназначенная для устройства земледельческих полей орошения, должна иметь уклон до 0,01, допускается увеличение уклона до 0,02. Для этого производится планировка поливных участков. При орошении сточными водами на местах срезок быстро восстанавливается плодородие почв, что позволяет производить большие срезки и перемещение почвы.
Биологические пруды представляют собой неглубокие земляные резервуары, в которых осуществляется биологическая очистка сточных вод. При этом в прудах происходят те же процессы, что и при самоочищении водоема. Биологические пруды работают лишь при температуре сточных вод не менее +6°; при понижении этой температуры и в особенности после образования ледяного покрова они практически выходят из строя. Поэтому в средней полосе СССР они могут эксплуатироваться 4—5 месяцев, а в южных районах — 7—9 месяцев.
Биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях производится на следующих сооружениях: 1) биологических фильтрах (биофильтрах) и 2) аэротенках.Биологическими фильтрами называются сооружения, в которых биологическая очистка сточных вод осуществляется при их фильтрации через слой крупнозернистого материала; поверхность зерен этого материала покрыта биологической пленкой, заселенной аэробными микроорганизмами.
Отмеченные недостатки привели к изобретению аэротенков для биологической очистки сточных вод, являющихся более совершенными сооружениями, о которых говорится ниже.Идея очистки сточных вод в аэротенках была предложена английским химиком Дибдином в 1887 г. Однако начало практического применения аэротенков относится к 1914 г.
Вторичные отстойники устраиваются после биофильтров и аэротенков. В первом случае в отстойниках задерживается вымытая водой из толщи загрузки биологическая пленка, во втором случае из иловой смеси — активный ил.
При ограничении очистки сточных вод механической очисткой могут встретиться случаи, когда по условиям выпуска в водоем требуемое остаточное содержание взвеси в осветленных сточных водах должно быть менее 150 мг!л.
При биологической очистке сточных вод в искусственно созданных условиях (например, в биофильтрах и аэротенках) удаляется от 91 до 98% болезнетворных бактерий. Поэтому очищенные сточные воды до выпуска в водоем необходимо дезинфицировать. При почвенном методе очистки сточных вод обеспечивается эффект бактериального обезвреживания до 99%, вследствие чего после полей орошения и фильтрации не применяется дезинфекция сточных вод.
При обычной температуре и нормальном атмосферном давлении хлор представляет собой газ желто-зеленого цвета и является ядовитым, удушливым газом. Он в 2,45 раза тяжелее воздуха.Нормальное давление хлора в баллоне при t = 18° составляет 5 ати. Давление в баллоне не должно снижаться при сработке баллона ниже 1 ати. Съем хлора с одного баллона при i = 15—20° составляет 0,5—0,7 кг/ч, а с 1 м2 боковой поверхности бочки равен 3 кг/ч. Интенсификацией испарения хлора при применении испарителей можно увеличить съем хлора с одного баллона до 10 кг/ч.
Приготовление и дозирование раствора хлорной извести, производится в установке, состоящей из затворного, двух растворных и дозировочного баков, изготовляемых из дерева или железобетона (рис. 21.2). Хлорную известь засыпают в затворный бак, одновременно наливают водопроводную воду и непрерывно перемешивают механическими мешалками. В результате получается раствор известкового молока, содержащий 10—15% активного хлора. Из затворного бака раствор перепускают в растворные баки, в которые добавляют водопроводную воду для получения 2—3% концентрации хлора. Хлорная вода из растворных баков поступает в дозировочный бачок с шаровым краном. Этот кран автоматически регулирует поступление жидкости в дозирующий бачок, поддерживая в нем постоянный уровень. Из дозирующего бачка хлорная вода поступает в смеситель. Дозирование ее производится регулированием степени открытия крана на отводной трубе из бачка.
В контактных резервуарах осуществляется контакт хлора с водой. При дезинфекции сточных вод, очищенных на капельных биофильтрах, для контакта хлора с водой служат вторичные отстойники после биофильтров. Наличие взвеси (биопленки) в этом случае мешает достижению надлежащего эффекта обеззараживания сточных вод. Самостоятельные контактные резервуары устраивают после механической очистки, после аэротенков на полную и неполную очистку, а также после высоконагружаемых биофильтров с рециркуляцией.
Очищенные и обеззараженные сточные воды направляются в водоем по закрытому отводному трубопроводу или по открытому каналу, оканчивающимися обычно береговым колодцем. Выпуски могут оканчиваться у берега (береговые) или в русле водоема (русловые).
Выбор площадки для расположения очистных сооружений и места выпуска сточных вод в водоем, а также способа очистки сточных вод должны базироваться на тщательном изучении местных условий. Всесторонний учет этих условий может позволить снизить требования к степени очистки сточных вод.
Генеральные планы очистных станций в зависимости от их размеров составляются в масштабе 1 : 200; 1 : 500 и 1 : 1000. На них размещают все основные и вспомогательные сооружения для очистки сточных вод, а также коммуникации.
Для обеспечения нормальных условий работы очистной станции важно равномерное распределение сточных вод по отдельным секциям и группам сооружений. Распределение сточных вод по сооружениям как по жидкой, так и по твердой их фазе должно быть автоматическое.
Измерение расходов на незатопленном водосливе возможно с точностью до 1%.Н — напор от поверхности воды до центра отверстия, м; со — площадь отверстия, м2.Распространенным измерителем расходов воды является треугольный равнобедренный незатопленный водослив с тонкой стенкой (рис. 22.7).
Очистные сооружения принимаются в эксплуатацию специальной комиссией с обязательным участием представителя санитарно-эпидемиологической станции органов здравоохранения. Приемка заключается в проверке соответствия выстроенных сооружений утвержденному проекту в отношении конструкций, размеров, оборудования, взаимного высотного расположения. Для этого производятся выборочные промеры и контрольные нивелировки. Особое внимание должно быть обращено на водонепроницаемость сооружений, что устанавливается обязательным заполнением их чистой водой. Применение для этих целей сточных вод не разрешается, так как они затрудняют обнаружение дефектов и их последующее устранение.
После приемки сооружений наступает пусковой. период или пробная их эксплуатация. В течение этого периода производят проверку и регулировку работы отдельных сооружений и всей очистной станции в целом.В целях создания благоприятных санитарных условий при устранении замеченных дефектов проверку гидравлических показателей работы станции осуществляют на чистой воде.
Для обеспечения нормальной работы очистной станции необходимо осуществлять систематический контроль работы каждого сооружения и всей станции в целом.Количество осадка и активного ила определяют по емкости приемных резервуаров насосных станций и по производительности насосов. Объем воздуха на станциях аэрации измеряют острыми диафрагмами с самопишущими дифманометрами. Количество газа, выделяемого метантенками, и воздуха, подаваемого в аэротенки или аэрофильтры, учитывается дифманометрами, снабженными самописцами.
Залповое поступление сточных вод на очистные станции может быть вследствие неравномерного выпуска стоков промышленными предприятиями. Поэтому к предприятиям должны быть предъявлены требования усреднения стоков как по количеству, так и по составу до выпуска их в городскую канализацию путем устройства усреднителей на территории предприятий.
Руководство технологическими процессами очистки сточных вод и контроль за качеством очистки осуществляется химико-бактериологическими лабораториями, организуемыми на очистных станциях.На средних и крупных станциях организуется диспетчерская служба, обеспечивающая связь из центрального пульта управления со всеми цехами и сооружениями станции, а также дистанционное управление ими.
Небольшие населенные пункты и отдельные объекты (жилые здания, дома отдыха, санатории, больницы и т. д.), расположенные на значительном расстоянии от других объектов канализования, вызывают необходимость организации отдельных канализационных сетей и сооружений для отвода и очистки сточных вод от них. Целесообразность самостоятельного канализования таких объектов должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.
Наиболее распространенный способ обезвреживания нечистот и помоев, вывозимых из выгребов неканализованных зданий, заключается в минерализации органических веществ почвенным методом.Для этой цели устраивают поля запахивания и поля ассенизации или же нечистоты используют в целях удобрения при соответствующей их обработке.
Состав производственных сточных вод, их удельный расход на единицу выпускаемой продукции, а также режим поступления в канализацию чрезвычайно разнообразны. Это зависит в основном от характера сырья, применяемого предприятием, технологического процесса производства и качества поступающей водопроводной воды.
Устройство нескольких сетей для отвода производственных сточных вод вызывается невозможностью их объединения по санитарным причинам, пожаро- и взрывоопасности, а также закупорки сети. Например, нельзя допускать смешивания в сети: а) стоков, содержащих цианиды, с кислыми водами из-за образования ядовитого газа — синильной кислоты; б) сульфидных стоков с кислыми, что ведет к выделению сернистого газа; в) стоков, насыщенных сероуглеродом, с любыми стоками, температура которых выше 40°, во избежание взрывов; г) вискозных стоков с кислыми водами, ведущих к образованию больших количеств сероуглерода и коагуляции вискозы, что может привести к быстрому засорению сети и опасности взрыва; д) стоков, содержащих серную кислоту с известковыми стоками, ввиду образования сульфата кальция, выпадающего в осадок, который может закупоривать сеть. Стоки, отводимые отдельными сетями, часто подвергаются очистке на местных установках с утилизацией задержанных веществ. Очищенная вода возвращается в оборот или направляется на доочистку на сооружениях для биологической очистки общезаводских или населенных пунктов.
Для транспортирования агрессивных сточных вод применяются кислотоупорные керамические трубы с заделкой стыков кислотоупорным составом (арзамит, андезит и др.). В исключительных случаях могут быть применены обычные керамические трубы первого сорта. При недостаточной пропускной способности максимального диаметра керамических труб (й = 600 мм) допускается укладывать их в две нитки.
Насосные станции проектируются с отдельно стоящими резервуарами для перекачки сточных вод, содержащих сероуглерод, сероводород и другие вредные и взрывоопасные смеси газов, а также нефть и другие горючие жидкости. При перекачке сточных вод различных категорий, смешение которых может вызвать образование вредных или взрывоопасных смесей газов, а также осаждающихся веществ, устраиваются отдельно стоящие приемные резервуары для каждой категории вод. Приемные резервуары располагаются на расстоянии 20 м от цехов. Резервуары сооружаются выступающими над поверхностью земли, с легко сбрасываемыми при взрыве перекрытиями. Над перекрытиями резервуаров запрещается располагать какие бы то ни было помещения. Для перекачки сточных вод, содержащих кислоты, устанавливаются фекальные насосы с гуммированными колесами или специальные кислотоупорные насосы; для перекачки щелочных сточных вод применяют обычные фекальные насосы. Количество насосов, перекачивающих кислые и щелочные производственные сточные воды, принимают в соответствии с табл. 25.2.
Производственные сточные воды отличаются большим разнообразием по своему составу и свойствам. Поэтому для их очистки применяют не только те же методы, что и для очистки бытовых сточных вод, но и много других способов, гораздо более сложных. В общем все методы очистки производственных сточных вод могут быть разделены на две группы: 1) регенеративные, имеющие целью извлечение ценных веществ, составляющих загрязнения сточных вод, для их утилизации; 2) деструктивные, предусматривающие разрушение загрязнений сточных вод или перевод их в безвредные для водоема соединения.
Эффективность работы усреднителей зависит от интенсивности перемешивания вновь поступивших сточных вод с оставшимися в резервуаре. Наилучшим образом это достигается барботированием сжатым воздухом или механическим способом (например, вращающимися мешалками). Однако такие усреднители сложны в устройстве и эксплуатации. Поэтому заслуживают внимания усреднители, более простые в устройстве, предложенные Д. М. Ваняки-ным (рис. 26.1) .
Для механической очистки производственных сточных вод применяется: 1) процеживание, 2) отстаивание, 3) фильтрование, 4) выделение взвеси центрифугами и гидроциклонами.Применение того или иного вида механической очистки зависит от характера взвеси и необходимого эффекта осветления сточных вод.
Сорбция в статических условиях производится при перемешивании сточных вод с сорбентом в резервуарах, снабженных механическими мешалками.Использованный сорбент выделяется из очищенных сточных вод путем их отстаивания или фильтрации. Так как использованный сорбент теряет свою сорбционную способность, то в процессе очистки приходится непрерывно вводить в сточные воды порции свежего сорбента или направлять его на регенерацию.
Очистка производственных сточных вод при помощи ионного обмена. Метод ионного обмена применяется для обессоливания воды, извлечения из сточных вод ядовитых примесей (цианистых и роданистых соединений, мышьяка и др.), ионов металлов (хрома, никеля, цинка и др.), разделения редкоземельных элементов и т. д. Для этих целей применяется сульфоуголь, ионообменные смолы. Ионообменные синтетические смолы делятся на две основные группы: катиониты (КУ-1, КУ-2 и др.) и аниониты (АНМВЛ-6ТЭ, АН-2Ф и др.).
Производственные сточные воды могут быть подвергнуты биохимической очистке при следующих основных условиях: 1) органические вещества, составляющие загрязнения сточных вод, должны обладать способностью биохимически окисляться, 2) наличие в сточных водах биогенных веществ (азота, фосфора, калия и др.), 3) отсутствие в сточных водах веществ, токсических для микроорганизмов, 4) pH сточных вод 7—8,5, 5) температура сточных вод от 6 до 30°. При отсутствии в производственных сточных водах биогенных веществ к ним добавляются бытовые сточные воды или вводятся искусственно приготовленные биогенные вещества из расчета содержания в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, 15—25 мг/л аммонийного азота и 3—8 мг!л фосфора. Что же касается калия, магния, кальция и других необходимых питательных элементов, то они, как правило, присутствуют в сточных водах.
Канализация является дорогостоящей системой сооружений, требующей для своего устройства больших материальных затрат. Успешное осуществление этих сооружений обеспечивается высококачественным проектированием, которое является подготовительной стадией к строительству. От принятых в проекте решений зависит объем строительных и монтажных работ, затраты материалов, стоимость строительства и эксплуатации осуществляемых сооружений.
Проектные задания. Проектные задания состоят из пояснительной записки с соответствующими расчетами, графических материалов — чертежей и сметно-финансовых расчетов стоимости строительства.В пояснительной записке к проектному заданию по канализации приводится характеристика местных условий проектируемого объекта: климата, рельефа, водоемов, геологии, гидрогеологии, гидрологии и санитарно-технических условий. Приводятся исходные и нормативные данные, баланс расходов сточных вод. Дается обоснование принятых: системы канализации, схемы канализации, метода и степени очистки сточных вод, технико-экономические сравнения возможных вариантов решения схемы канализации и обоснование выбора оптимального варианта как самой схемы, так и метода очистки и места выпуска сточных вод в водоем. Приводятся гидравлические, технологические, энергетические и теплотехнические расчеты. Указывается очередность строительства, схема организации работ, смета эксплуатации и технико-экономические показатели строительства и эксплуатации проектируемых сооружений. В приложениях даются необходимые документы.
Составление проекта должно осуществляться на основе задания на проектирование, которое выдается проектной организации заказчиком. Задание составляется на основе плана развития объекта и должно содержать основное направление в проектировании.
Объем и характер необходимых изысканий определяются требующимися исходными материалами для проектирования канализации, за исключением имеющихся материалов по ранее проведенным для различных целей изысканиям. Поэтому до составления программы необходимых изысканий следует в каждом случае изучить имеющийся архивный материал с установлением возможности использования его.
Широкое развитие строительства промышленных предприятий и городов вызывает необходимость в плановом и комплексном использовании и охраны водных ресурсов СССР как одного из существенных факторов развития производительных сил.