Тема 3. Системи та схеми водопостачання і каналізації населених пунктів та промпідприємств

Основні класифікаційні ознаки систем та схем водопостачання і каналізації розглянуто у попередніх темах, тому у даній темі детальніше розглянуто особливості зовнішніх мереж.

3.1. Системи та схеми водопостачання

Згідно з прийнятою класифікацією системи водопостачання слід поділяти [48]:

а) за ступенем централізації на:

- централізовані, що здійснюють постачання питної! води у населеному пункті або для більшості його споживачів;

- групові, що здійснюють постачання води для декількох населених пунктів та (або) окремих суб'єктів господарювання, розташованих на значних відстанях один від одного;

- нецентралізовані (локальні чи місцеві), що здійснюють постачання води в окремі райони житлової забудови населених пунктів i (або) окремим суб'єктам господарювання;

- індивідуальні, що забезпечують питною водою окремих споживачів або будинки;

б) за призначенням на:

- комунальні;

- виробничі (у тому числі оборотні);

- протипожежні;

- поливальні;

- сільськогосподарські;

в) за ступенем охоплення потреб споживачів на:

- об'єднані, що забезпечують водою два та більше видів споживачів (населення, підприємства, для благоустрою, пожежогасіння тощо) та різних варіантів ix поєднання;

- роздільні, що забезпечують питні та господарсько-побутові потреби окремо від виробничих потреб, при цьому потреби на пожежогасіння можуть забезпечуватися самостійно або спільно з зазначеними системами.

Системи водопостачання за способом подачі i розподілу води можуть бути самопливними (гравітаційними), з примусовою подачею води насосами та комбіновані.

Водопровідні мережі призначені для транспортування води від вододжерела до споживачів і складаються з водоводів, магістральних мереж і розподільних трубопроводів.

Водоводами вода подається від насосних станцій до населеного пункту, на території якого розташована мережа магістральних і розподільних трубопроводів. Водоводи прокладаються не менше ніж у дві лінії, з’єднані перемичками, що забезпечує безперебійність подачі води (відстань між окремими лінія-ми повинна бути не менше 5 м при діаметрі труб до 300 мм і 10 м – при трубах більшого діаметру).

Магістральні трубопроводи призначені для транспортування основних транзитних мас води, а розподільні – для її транспортування від магістралей до місць споживання.

Всі водопровідні мережі проєктують на основі плану забудови населеного пункту, зважаючи на конфігурацію населеного пункту; взаємне розташування джерела водопостачання і споживачів; розташування вулиць, кварталів та зосередження споживачів (заводи, фабрики та ін.); рельєф місцевості.

Мережі прокладають по проїздах або узбіччях доріг паралельно до лінії забудови.

У поздовжньому профілі трубопроводи повторюють рельєф місцевості на певній постійній глибині. При цьому трубам надається похил (не менше 0,001) в напрямку до випуску, що забезпечує спорожнення мережі та випуск з неї повітря. Для цього у підвищених місцях мережі влаштовують вантузи, а в понижених – випуски.

Заглиблення водопровідних труб залежить від глибини промерзання ґрунту, температури води в трубах та режиму її подачі. Глибина закладання труб – на 0,5 м нижче глибини промерзання ґрунту, але не вище 0,7 м до верху труби.

Схеми живлення водопровідної мережі, за характером взаємного розташування насосних станцій, водопровідних мереж, напірно-регулювальних споруд:

- з одностороннім живленням або з прохідною баштою;

- з двостороннім живленням або з контр-резервуаром;

- комбіновані.

За розташуванням в плані магістральних ліній розрізняють схеми водопровідних мереж: тупикові (розгалужені), кільцеві і комбіновані.

Розгалужена схема водопровідних мереж є дешевою, але може використовуватись у випадках, коли допускається перерва у водо-постачанні на час усунення можливої аварії. Тому надійнішими є кільцеві схеми водопровідних мереж. У населених пунктах найчастіше використовують комбіновані схеми: кільце охоплює райони найбільшого водоспоживання, а до окремих споживачів прокладено від кільця тупики. В подальшому ці тупики при розширені населеного пункту можуть бути закільцьовані.

Протипожежні мережі виконують за кільцевою схемою. Дозволяються тупики лише для коротких ліній, а при довжині 200 м та більше в кінці водопровідних ліній повинні бути протипожежні водойми.

Вибір складу споруд у системі водопостачання, відповідно до вибраної схеми, залежить, в основному, від наступних факторів:

- виду природного джерела водопостачання та якості води в ньому;

- категорії водоспоживачів та їх вимог щодо вільних напорів;

- кількості та якості води, що споживається;

- надійності подачі води;

- рельєфу місцевості.

За схемою водопостачання з відкритих джерел (як правило найдорожчою в будівництві і складною в експлуатації) вода з відкритої водойми надходить до водозабірних споруд, з яких насосами станції першого підняття подається на очисні споруди.

На водоочисній станції поліпшується якість води, після чого вона подається в резервуар чистої води (РЧВ), звідки насосами станції другого підняття водоводами подається до водопровідної мережі водоспоживачам. На території населеного пункту (переважно у найвищих місцях) споруджують водонапірну башту, яка, як і РЧВ, призначена для зберігання води, регулювання роботи насосів та підтримання у мережі потрібного напору.

Для водопостачання частіше використовують підземні води, які мають порівняно з поверхневими менший вміст різних домішок, а також простіший склад водопровідних споруд. Якщо якість підземних вод не задовольняє вимоги споживачів (наприклад, підвищений вміст домішок заліза), то у схему включають споруди для очищення води від непотрібних домішок до якості питної. При складності такого очищення (великому вмісті домішок) воду можуть використовувати лише як непитну, наприклад на господарські потреби.

Якщо підземні води за своїми фізико-хімічними та санітарними показниками задовольняють вимоги щодо питної води, то застосовують найпростішу схему водопостачання – без водоочисної станції, а лише з простим механічним очищенням та знезараженням води для доведення її до вимог [63].

За ДБН В.2.5-74:2013 Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проектування [48], централізовані системи водопостачання за надійністю забезпечення водою населених пунктів поділяються на три категорії:

І категорія (кількість жителів понад 50 тис. люд.) – допускається зниження подачі води на господарсько-питні потреби не більше 30 % розрахункової витрати і на виробничі потреби до межі, встановленої аварійним графіком роботи підприємств; тривалість зниження подачі – не більше 3 діб, а перерви - не більше 10 хв;

ІІ категорія (кількість жителів 5 - 50 тис. люд.) - допускається зниження подачі води не більше 30 %; тривалість зниження подачі – не більше 10 діб, а перерви - не більше 6 год;

ІІІ категорія (кількість жителів менше 5 тис. люд.) - допускається зниження подачі води не більше 30 %; тривалість зниження подачі – не більше 15 діб, а перерви - не більше 24 год.

Трасу господарсько-питного водопроводу заборонено прокладати на території звалищ, цвинтарів та місць поховання худоби.

Промислові підприємства відрізняються різноманітністю технологічних процесів, споживають воду різної якості та вимагають різних напорів в мережах окремих цехів. Специфічністю технічних систем водопостачання є можливість обороту води для різних потреб. Тому системи водопостачання промислових підприємств досить складні.

Якщо підприємство знаходиться на території населеного пункту і споживає незначну кількість води непитної якості, то доцільно подавати воду на підприємство з міських мереж господарсько-питного водопроводу.

Якщо підприємство споживає значну кількість води непитної якості, то доцільно подавати воду на підприємство з окремих систем технічного водопостачання:

- прямоточних, в яких вода після одноразового використання скидається у каналізацію;

- з повторним використанням води, де вода використовується повторно в кількох технологічних операціях;

- оборотних, в яких воду після використання для технічних потреб очищають або охолоджують, потім використовують на тому ж об’єкті у тих же технологічних операціях.

Вибір схеми технічного водопостачання промислових підприємств слід виконувати за результатами техніко-економічного розрахунку (ТЕР).

3.2. Системи та схеми каналізації

Каналізацією є комплекс інженерних споруд та заходів, призначений для таких цілей:

- приймання стічних вод у місцях їх утворення і транспортування їх до очисних споруд;

- очищення і знезараження стічних вод;

- утилізації корисних речовин, що містяться у стічних водах і їх осаді;

- спускання очищених вод у водойму.

Розрізняють два види каналізації: вивізну і сплавну.

При вивізній каналізації рідкі забруднення збирають у приймачі-вигреби і періодично вивозять автотранспортом на поля асенізації для обробки. Вивізна каналізація не забезпечує відповідного санітарного стану території і недоцільна економічно, а тому влаштовується тільки у невеликих населених пунктах, коли застосування іншого виду каналізації ускладнене.

При сплавній каналізації стічні води по підземних трубопроводах транспортують на очисні споруди, де їх інтенсивно очищують переважно у штучно створених умовах. Очищені стічні води спускають у найближчу водойму через випуски. Для влаштування сплавної каналізації потрібна наявність внутрішнього водопроводу у будівлях.

За призначенням сплавні системи каналізації поділяють на: побутову, виробничу, ливневу. Можливе об’єднання різних систем для спільного відведення різних видів стічних вод у побутово-виробничі, виробничо-дощові тощо.

Каналізація складається з таких основних елементів: внутрішніх каналізаційних пристроїв будівель, зовнішньої внутріквартальної каналізаційної мережі, зовнішньої вуличної каналізаційної мережі, насосних станцій і напірних трубопроводів, очисних споруд і пристроїв для випуску очищених стічних вод у водойму.

Зовнішня вулична каналізаційна мережа є системою підземних трубопроводів, які приймають стічні води від внутріквартальних мереж і транспортують їх до насосних станцій, очисних споруд і у водойму.

Вулична каналізаційна мережа залежно від розташування її на території населеного пункту, промислового підприємства називається:

- дворова – приймає стоки від однієї чи кількох будівель;

- внутріквартальна (мікрорайонна) – обслуговує велику групу будівель і залежно від розмірів і розташування може наближатись до дворової або мати магістральну лінію, до якої приєднуються бічні відгалуження (дворові мережі), що збирають воду від випусків окремих будівель;

- внутрімайданчикова (заводська) – включає ділянки, з’єднуючі окремі випуски з будівель, і магістральні ділянки, прокладені по проїздах чи в інших місцях підприємства.

Залежно від характеру обслуговуваної території міські вуличні мережі приймають стічні води від внутріквартальних або від заводських мереж, прокладених на території промпідприємства для приймання стічних вод із цехів і будівель всередині підприємства. В деяких випадках заводські мережі приєднують до спеціальної мережі промислової каналізації.

Каналізаційні мережі будують переважно самопливними. Для цього їх прокладають відповідно до рельєфу місцевості, розділяючи всю каналізовану територію населеного пункту на басейни каналізування.

Басейн каналізування – частина території, обмежена водо-розділами.

Ділянки каналізаційної мережі, що збирають стічні води з одного чи кількох басейнів каналізування, називають колекторами.

Колектори великих розмірів називають каналами.

Колектори поділяють на такі види:

- колектори басейнів каналізування, що збирають стічні води з окремих басейнів;

- головні колектори, що приймають і транспортують стічні води двох чи більше колекторів басейнів каналізування;

- заміські колектори, що відводять стічні води транзитом (без приєднань) за межі об’єкту каналізування до насосних станцій, очисних споруд чи місця їх випуску у водойму.

Для огляду, промивання і прочищення каналізаційної мережі (від забруднення) на ній влаштовують оглядові колодязі.

Для приймання атмосферних стічних вод з проїздів вулично-дорожньої мережі застосовують дощоприймачі – круглі або прямокутні в плані колодязі з металевою решіткою зверху.

Залежно від того, як відводяться окремі види стічних вод – разом чи окремо, системи каналізації поділяють на загальносплавні, роздільні (повна або неповна) та напівроздільні.

Тип системи каналізації міста вибирають на основі порівняння техніко-економічних та санітарно-гігієнічних показників.

При загальносплавній системі каналізації всі види стічних вод відводяться до очисних споруд по єдиній каналізаційній мережі.

Роздільною називається система каналізації, при якій окремі види стічних вод із забрудненнями різного характеру відводяться самостійними каналізаційними мережами.

Роздільна система каналізації поділяється на:

- повну – передбачає не менше двох мереж: одну – для прийому і відводу побутових і близьких до них за складом виробничих стічних вод на очисні споруди; другу – для прийому і скиду у водойму атмосферних та умовно чистих виробничих стічних вод;

- неповну – передбачає відвід побутових стічних вод закритою мережею на очисні споруди і неорганізований відвід у водойму атмосферних вод.

Напівроздільною є така система каналізації, при якій у місцях перетину самостійних каналізаційних мереж для відводу різних видів стічних вод встановлюють водоскидні камери, що дозволяють перепускати найбільш забруднені дощові води при малих витратах у побутову мережу і відводити їх по загальному колектору на очисні споруди, а при зливах – скидати порівняно чисті дощові води безпосередньо у водойми.

У нашій країні переважає неповна роздільна система каналізації як перша черга будівництва. В санітарному відношенні найдоцільнішою є загальносплавна система, при якій всі стічні води підлягають очищенню.

Схема каналізації – план каналізованого об’єкту з нанесеними на ньому елементами каналізації (мережами, насосними станціями, очисними спорудами тощо).

Рішення схеми каналізації залежить від багатьох факторів: конфігурації і розміру каналізованого об’єкту, розташування водойм відносно нього, рельєфу місцевості, ґрунтових умов, потужності водойм, економічних і санітарних міркувань, системи каналізації та ін.

На практиці найчастіше зустрічаються такі схеми [2-5, 13, 14, 17, 18 та ін.]:

- перпендикулярна, коли колектори басейнів каналізування трасують перпендикулярно до течії річки (часто застосовують для відводу атмосферних вод, які не вимагають очищення);

- перехоплювальна, коли колектори басейнів каналізування перехоплюються головним колектором, який трасують паралельно до течії річки (застосовують при пониженні рельєфу місцевості до водойми та потребі очищення стічних вод);

- паралельна, коли колектори басейнів каналізування трасують паралельно або під невеликими кутами до течії річки і перехоплюються головним колектором, який трасують перпендикулярно до течії річки (застосовують при різкому спаданні рельєфу місцевості до річки);

- радіальна, коли стічні води відводяться децентралізовано, а тому їх очищення відбувається на двох або більше очисних спорудах (застосовують при складному рельєфі місцевості і при каналізуванні великих міст);

- зонна, коли каналізована територія розбита на дві зони: з верхньої стічні води відводяться до очисних споруд самопливом, з нижньої – перекачуються насосною станцією (застосовують для скорочення експлуатаційних витрат).

3.3. Інженерні споруди та обладнання мереж водопостачання

3.3.1. Водозабірні споруди.

Джерело водопостачання повинне забезпечувати потрібну кількість води з урахуванням збільшення водоспоживання на перспективу, безперебійно постачати воду, давати воду, яка вимагає мінімальних витрат на її очищення та подачу споживачу. Потужність вододжерела має бути такою, щоб підбір води на потреби об’єкта не порушував існуючу екологічну систему.

Розрізняють такі вододжерела:

- поверхневі (річки, озера, канали, водосховища);

- підземні (ґрунтові безнапірні, артезіанські – ґрунтові міжпластові, джерельні – природні виходи на поверхню землі ґрунтових вод).

При виборі джерела водопостачання за санітарною надійністю перевага надається в такій послідовності: артезіанським, ґрунтовим, під русловим водам річок, а також поверхневим водам річок, озер, водосховищ. У всіх випадках потрібно робити ТЕР та обґрунтування.

За вимогами [48] навколо вододжерела встановлюють три зони його санітарної охорони.

Розрізняють водозабірні споруди для забору води з поверхневих та підземних джерел. Для забору води з поверхневих джерел використовують в основному руслові або берегові водозабірні споруди, які відрізняються розташуванням місць прийому води відносно берега.

На річках невеликої глибини з похилими берегами влаштовують руслові водозабори, які складаються з водоприймача (оголовок), самопливних або сифонних трубопроводів, берегового колодязя. Береговий колодязь розташовують на не затоплюваному повінню березі і по можливості поєднують з насосною станцією першого підняття, для зменшення капітальних витрат і спрощення експлуатації. На відміну від руслових береговий водозабір не має самопливних ліній і повністю розташовується на березі (крутому березі ріки з достатньою глибиною води). На річках з недостатньою шириною і великим вмістом завислих речовин або шуги в зимовий час берегові водозабори розташовують у спеціальних спорудах – ковшах (котлованах, з’єднаних з річкою рукавом).

Для тимчасових водопроводів влаштовують пересувні (на рейках) і плаваючі водозабори.

Для забору підземних вод використовують свердловини, шахтні колодязі (криниці), горизонтальні та променеві водозабори, каптажні камери.

3.3.2. Водопіднімальні пристрої. Насоси і насосні станції.

Водопіднімальними пристроями служать насоси, ерліфти, гідроелеватори.

Насосами називаються машини, що служать для перекачування і створення напору рідин усіх видів, механічної суміші рідин із твердими і колоїдними речовинами і газів. Насоси є найрозповсюдженішим видом машин. За принципом дії насоси поділяються на:

а) відцентрові, у яких перекачування і створення напору відбуваються внаслідок відцентрових сил, що виникають при обертанні робочого колеса;

б) осьові (пропелерні) насоси, робочим органом у який служить лопатеве колесо пропелерного типу. Рідина в цих насосах переміщається вздовж осі обертання колеса;

в) поршневі насоси, у яких рідина переміщується при зворотно-поступальному русі поршня. До цієї групи можна віднести найпростіший вид поршневих насосів — діафрагмові насоси, у яких робочим органом служить гумова чи шкіряна діафрагма, що здійснює зворотно-поступальний рух;

г) тарани, що працюють: за рахунок енергії гідравлічного удару;

д) струминні насоси, у яких переміщення рідини здійснюється за рахунок енергії потоку допоміжної рідини пари або газу, наприклад у гідроелеваторах, використовуваних для відкачування води з колодязів, свердловин, траншей тощо, а також для транспортування суміші твердих частинок з рідиною (пульпи);

е) ерліфти (повітряні водопідйомники); у який робочим тілом є стиснене повітря.

У залежності від призначення і принципу дії конструктивне виконання насосів різне.

У зв'язку з тим що насосні установки часто включаються в основний комплекс устаткування для регулювання режимів роботи установок різного призначення, вони можуть бути обладнані різноманітними приладами автоматики. Сучасні насосні установки обладнуються автоматикою плавного, а не ступеневого регулювання обертів, що значно зменшує енерговитрати.

Водопровідні насосні станції.

До складу насосних станцій входять основні (робочі) та резервні робочі агрегати, насоси спеціального призначення (протипожежні, дренажні та інші), а також допоміжне обладнання, яке забезпечує нормальну роботу робочих агрегатів (електрообладнання, підйомно-транспортні механізми, контрольно-вимірювальні та сигнальні пристрої тощо).

Як правило будівлі насосних станцій проектують в плані круглими або прямокутними.

За місцем розташування у загальній схемі водопостачання і призначенням насосні станції розділяють на станції:

1. Підняття: першого (для перекачування води з джерела водопостачання на очисні споруди, а якщо очищення не потрібні, то – в РЧВ) і другого (для перекачування води з РЧВ до споживача).

2. Підвищувальні, які збільшують напір у водопровідній мережі (насоси підключені безпосередньо до мережі) та циркуляційні, які влаштовують у системах технічного водопостачання при потребі у циркуляції води, наприклад у замкнутих системах охолодження.

Категорію надійності насосної станції, кількість робочих і резервних агрегатів та інші показники при проектуванні насосних станцій приймаються за [24]. Оптимальний режим роботи насосів визначають відповідно до результатів гідравлічного розрахунку мережі і ТЕР обґрунтування об’єму баків водонапірних башт і РЧВ. За результатами цих розрахунків підбирають типові проекти насосних станцій.

3.3.3. Регулювальні та запасні споруди

Регулювальні та запасні споруди в системі водопостачання – це напірні або безнапірні резервуари з певним об’ємом води, потрібним для регулювання роботи системи і для утворення недоторканного запасу на випадок пожеж або аварій.

Регулювання полягає в узгодженні різних режимів подачі та споживання води за допомогою акумулювальних місткостей. При подачі води понад споживання вона накопичується в місткостях, а при недостачі – забирається з них.

Регулювання забезпечує відносно рівномірну роботу водозаборів, очисних споруд і насосних станцій. Регулюючі та запасні місткості доцільно об’єднувати в одній споруді, що вигідно економічно та дозволяє уникнути зниження якості води при тривалому зберіганні.

До напірно-регулювальних споруд належать водонапірні башти, високо розташовані надземні напірні резервуари, а також повітряно-водяні (гідропневматичні) баки.

Водонапірні башти, резервуари розташовують у найвищих точках місцевості біля або безпосередньо на мережі населеного пункту. Крім регулювання, вони вирівнюють напір у мережі і при цьому зміни подачі насосів не передаються в мережу.

Водонапірні башти залежно від рельєфу місцевості і конфігурації мережі можуть бути розташовані на початку мережі (прохідна башта), в кінці мережі (контр-резервуар) або в її проміжних точках.

В окремих випадках замість водонапірних башт влаштовують гідропневматичні баки. Потрібний напір у таких установках створюється стисненим повітрям. Недоліками таких систем є потреба у вищих напорах насосних станцій, що зумовлює додаткові витрати електроенергії, і наявність компресорів. Перевагою гідропневматичних установок є те, що їх можливо розташувати у будь-якому місці водонапірної мережі, а також у спеціальних приміщеннях під землею. Гідропневматичні установки доцільно використовувати при невеликих витратах води (місцеві або внутрішні системи).

Безнапірні регулювальні та запасні споруди (надземні і підземні резервуари) влаштовують, як правило, біля насосних станцій. Вони слугують для регулювання роботи водозаборів, очисних і насосних станцій, зберігання аварійних, протипожежних та інших запасів води.

3.3.4. Споруди для поліпшення (очищення і знезаражування) води

Якість води характеризується її властивостями: фізичними (температура, колірність, мутність, присмак і запах), хімічними (активна реакція, окислюваність, жорсткість, вміст розчинених солей), бактеріологічними (колі-титр, колі-індекс) і регламентується [38] для питної води та технологічними вимогами – до виробничої, а на проти пожежні потреби вода може бути і непитної якості, але без речовин, що підтримують горіння (нафтопродукти тощо).

Очисна станція – це комплекс споруд, в яких вода підлягає очищенню для набуття потрібних споживачу якостей і властивостей. Очисні споруди, як правило, розташовують так, щоб вода між ними рухалась самопливом.

Метод очищення води і склад очисних споруд залежить від якості води в джерелі водопостачання, призначення водопроводу, продуктивності станції і місцевих умов. До найвідоміших методів поліпшення води належать прояснення, знебарвлення і знезаражування.

Прояснення води полягає у видаленні з неї завислих речовин, тобто зменшення її каламутності. Його можна проводити шляхом відстоювання і фільтрування. Відстоювання проходить досить довго, тому для прискорення прояснення у воду вводять хімічні речовини – коагулянти, що разом із завислими і колоїдними частинками утворюють пластівці, які досить швидко відділяються від води. Для інтенсифікації коагулювання воду інколи обробляють флокулянтами, при цьому утворені пластівці ще більші та швидше осідають. Дозу коагулянту нормують за [48].

Прояснення та знебарвлення води коагуляцією.

Приготування розчинів – у відділеннях, де розташовані спеціальні баки з розчинами та дозуючі пристрої; перемішування розчинів коагулянтів – у змішувачах, які бувають лоткового типу та вихрові.

Далі, вода потрапляє у камеру утворення пластівців, звідти – у відстійники (горизонтальні, вертикальні чи радіальні), для випадання в осад.

Відстійники можуть бути поєднані в одну споруду з камерою для утворення пластівців.

Для прояснення води окрім відстійників використовують гідроциклони, в яких відділення твердої фази від рідкої проходить за дії відцентрової сили.

При проясненні широко застосовують метод пропускання забрудненої води через шар осаду (сприяє інтенсивному утворенню пластівців), а далі - до фільтрів. Остаточне прояснення води – фільтруванням, (через шар дрібнозернистого фільтрувального матеріалу). За швидкістю фільтрування розрізняють фільтри швидкі (v=5-10 м/год), надшвидкі (v=25-100 м/год) та повільні (v=0,1-0,2 м/год). Швидкі застосовують при очищенні зкоагульованої води, повільні – при очищенні води без коагулянтів, надшвидкі – з або без коагулювання. За конструкцією розрізняють відкриті (напірні) та закриті (безнапірні) фільтри, а за завантаженням – з однорідним фільтрувальним матеріалом або з різних (багатошарові).

Крім фільтрів воду прояснюють контактними просвітлювачами (в них поєднуються процеси утворення пластівців і фільтрування).

Знезаражування води – знищення мікроорганізмів, бактерій, вірусів, переважно патогенних.

Після прояснення води відстоюванням і фільтруванням, коли значна частина бактерій і вірусів затримана, їх остаточно знищують шляхом обробки води хлором, озоном, сріблом чи іншими речовинами або опроміненням ультрафіолетовими променями.

Знебарвлення води – усунення речовин, що зумовлюють її кольоровість. Зазвичай знебарвлення води проходить при проясненні і знезаражуванні. Речовини, що зумовлюють кольоровість води, видаляються коагуляцією та окисленням. Воду очищають із застосуванням хімічних реагентів (коагулянтів, хлору, озону та ін.) або без них. В останньому випадку вода очищається природним відстоюванням і повільним фільтруванням через дрібнозернисті фільтри. У зв’язку з цим розрізняють реагентний і безреагентний методи очищення.

Залежно від властивостей джерела водопостачання або вимог споживачів до якості води може застосовуватись спеціальна її обробка на відповідних очисних спорудах: пом’якшення, знезалізнення, стабілізація, дезодорація, знесолення, видалення або введення окремих компонентів, охолодження тощо.

3.4. Інженерні споруди та обладнання мереж каналізації

3.4.1. Перекачування стічних вод

При великій глибині закладання колекторів і відсутності через це можливості самопливного транспортування стічних вод до очисних споруд або у водойму влаштовуються насосні станції підйому та перекачування (в основному з відцентровими насосами), які подають стоки до очисних споруд по напірних трубопроводах.

Насоси мають ряд конструктивних особливостей:

- тільки одноколісні і без направляючих апаратів;

- робочі колеса мають всього 2-4 лопаті;

- на корпусі насосу і на вхідному патрубку влаштовуються люки-ревізії.

Каналізаційні насосні станції поділяють на:

- місцеві (для перекачування стічних вод від одного чи кількох будинків);

- лінійні або підкачування (для перекачування стічних вод від максимально заглибленого колектора до колекторів з меншим заглибленням);

- районні (для перекачування стічних вод від районів та басейнів);

- головні (для перекачування всіх стічних вод на очисні споруди). Каналізаційні насосні станції мають машинне відділення, приймальний резервуар, побутові та допоміжні приміщення. В машинному залі розташовують основні та резервні насоси, допоміжне обладнання. Приймальний резервуар утворює регулюючу ємність, яка забезпечує найбільш ефективну рівномірну подачу насосів.

3.4.2. Очисні споруди

Очисними називають споруди, призначені для очищення та знезаражування стічних вод і переробки їх осаду.

Склад очисних споруд може бути різним і залежить від методу очищення та виду стічних вод.

Очисні споруди розташовують нижче за течією річки відносно населеного пункту або промислового підприємства, що каналізується.

Ступінь забруднення стічних вод характеризується кількістю мінеральних, органічних та бактеріальних домішок, що містяться у розчиненому або нерозчиненому стані. Нерозчинені речовини, які затримуються при фільтруванні через паперовий фільтр, називають завислими (з них 60-75 % осідає, а решта, що спливає – легкі домішки: жири, нафтопродукти тощо). Вміст органічних домішок оцінюють за кількістю витраченого для окислення органічних речовин кисню (ці домішки при наявності кисню мінералізуються під дією мікроорганізмів), біохімічною потребою в кисні, мг/л, – БПК₅ та БПК₂₀ (через 5 та 20 діб). Для міських стічних вод БПК₂₀ становить 100-400 мг/л, для виробничих – залежно від технологічного процесу. Для повної оцінки органічних забруднень (бо не всі органічні речовини окислюються біохімічним шляхом) визначають хімічну потребу в кисні – ХПК. ХПК завжди більше БПК (для побутових стічних вод – в 1,2 – 1,5 рази більше за БПК₂₀). Детальніше про показники ступеню забруднення стічних вод – у [16, 20].

Для очищення стічних вод використовують механічні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні методи.

При цьому використовують комплекс окремих споруд, в яких за ходом руху стічна вода послідовно очищається спочатку від крупних, а потім від все менших за розмірами забруднень.

Механічне очищення (проціджування, відстоювання, просвітлення та фільтрування) використовують для видалення з води в основному завислих речовин, використовуючи решітки, пісковловлювачі, відстійники, жировловлювачі, нафтовловлювачі, гідроциклони, фільтри та інші споруди.

Ганчір’я, папір, кістки, рештки овочів та фруктів, різні промислові відходи затримуються на решітках і подрібнюються в дробарках. Вода після решіток направляється в пісковловлювачі, в яких затримуються забруднення мінерального походження (пісок, зола, шлак).

Основна маса забруднень органічного походження, що знаходяться в завислому стані, відділяється від стічної рідини у первинних відстійниках. Речовини, питома вага яких більша за питому вагу води, осідають на дно. Речовини, легші за воду (жири, масла, нафта та нафтопродукти, різні смоли), спливають на поверхню.

Осад з пісковловлювачів зневоднюють на піскових майданчиках або в піскових бункерах.

Осад з первинних відстійників схильний до гниття і тому його направляють на спеціальні споруди обробки осаду. В деяких спорудах механічного очищення (септики, двоярусні відстійники, просвітлювачі-перегнивачі) поєднуються процеси освітлення стічної рідини та обробки випалого осаду.

Досить рідко механічне очищення є кінцевою стадією. Частіше воно буває попереднім перед біологічним очищенням. Біологічні методи очищення полягають в скисленні мікроорганізмами органічних речовин, що знаходяться в стічних водах у вигляді дрібних суспензій, колоїдів та розчинів. Внаслідок біохімічних процесів відбувається мінералізація органічних речовин. Біохімічним шляхом стічні води майже повністю звільняються від органічних забруднень, що залишаються в стічних водах після механічного очищення. Споруди, які служать для біологічного очищення стічних вод, поділяють на дві групи.

До першої належать споруди, в яких біологічне очищення проводиться в умовах, близьких до природних (після зрошення, поля фільтрації та очисні біоставки).

У другій групі споруд очищення проводиться у штучно створених умовах (біологічні фільтри та аеротенки).

У спорудах першої групи стічні води очищаються досить повільно за рахунок запасу кисню в ґрунті та воді біоставків, а також внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів-мінералізаторів, що окислюють органічні забруднення.

В спорудах другої групи у штучно створених умовах процеси очищення стічних вод протікають значно інтенсивніше. Відокремлення біомаси від очищеної води здійснюється у вторинних відстійниках.

Перед спуском до водойм очищену стічну воду для знешкодження та знищення патогенних мікроорганізмів, що залишилися після біологічного очищення, слід дезінфікувати.

Дезінфекцію здійснюють різними способами: хлоруванням, електролізом, бактерицидним опроміненням та іншими.

Оскільки вимоги до ступеня очищення стічних вод підвищуються і не завжди біологічне очищення забезпечує ці вимоги, доводиться застосовувати доочищення стічної води. Для забезпечення останнього використовують різні фільтри, контактні освітлювачі та біоставки.

При хімічному очищенні забруднення зі стічних вод видаляються в результаті реакцій між забрудненнями та реагентами, які вводять у воду. В цьому випадку може утворюватися осад або газовиділення.

Процесами хімічного очищення є також нейтралізація та хімічне окислювання.

До фізико-хімічних методів очищення стічних вод відносять сорбцію, екстракцію, евапорацію, коагуляцію, флотацію, електроліз, іонний обмін, кристалізацію та інші.

Вибір методу очищення стічних вод і підбір складу очисних споруд є досить складним завданням і залежить від ряду факторів і необхідного ступеня очищення стічних вод, потреби забезпечення економічної експлуатації очисних споруд, можливості утилізації зі стічних вод цінних речовин та використання очищеної води в системах технічного водопостачання підприємств, рельєфу місцевості, гідрогеологічних умов, чисельності населення, кількості стічних вод та інших.

Досить широке застосування для очищення міських стічних вод знайшли схеми, в яких поєднуються механічне та біологічне очищення.