Основные данные стальных водогрейных котлов серийного производства.

Тt,t4 воп

Основа теплогенерирующих систем - котельные установки, которые можно классифицировать:

1. Водогрейные котлы для отопления и горячего водоснабжения.

а) малой производительности до 3 Гкал/ч, работающие под наддувом до 0.7 Кпа с вентилятором без дымососа (ВК, КСВА, НИКА, КБНГ, КВГ и др.)

б) малой производительности до 3 ГКал/ч, с разряжением до 0.1 Кпа. (Факел, НИИСТУ, Универсал, ТГ и др.)

в) средней производительности до 10 ГКал/ч, с разряжением до 0.1 Кпа (КВЖ, ТВТ, ДЕВ)

г) большой производительности до 100 ГКал/ч (ПТВМ, КВГМ)

2. Промышленные котельные по выработке насыщенного или перегретого пара для технологических нужд и систем отопления с производительностью до 75 Г/час (до 50 мВт) типов ДЕ, ДКВР, К, БКЗ, БЭМ, КПЖ, БГМ.

Котельные цеха тепловых электростанций (ТЭС), теплоэлектроцентралей (ТЭЦ

5воп
Котельная установка состоит из котла и вспомогательного обо­рудования. Устройства, предназначенные для получения пара или горячей воды повышенного давления за счет теплоты, выделя­емой при сжигании топлива, или теплоты, подводимой от посто­ронних источников (обычно с горячими газами), называют котельными агрегатами. Они делятся соответственно на котлы паро­вые и котлы водогрейные. Котельные агрегаты, использующие (т.е. утилизирующие) теплоту отходящих из печей газов или других основных и побочных продуктов различных технологических процессов, называют котлами-утилизаторами.

В состав котла входят: топка, пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, каркас, обмуровка; тепловая изоляция, обшивка.

К вспомогательному оборудованию относятся: тягодутьевые маши­ны, устройства очистки поверхностей нагрева, устройства топливоприготовления и топливоподачи, оборудование шлако- и золоу­даления, золоулавливающие и другие газоочистительные устрой­ства, газовоздухопроводы, трубопроводы воды, пара и топлива, арматура, гарнитура, автоматика, приборы и устройства контроля л защиты, водоподготовительное оборудование и дымовая труба.

К арматуре относят: регулирующие и запорные устройства, предохранительные и водопробные клапаны, манометры и водоуказательные приборы.

В гарнитуру входят: лазы, гляделки, люки, шиберы и заслонки.

Здание, в котором располагаются котлы, называют котельной.

Комплекс устройств, включающий в себя котельный агрегат и вспомогательное оборудование, называют котельной установ­кой. В зависимости от вида сжигаемого топлива и других условий некоторые из указанных элементов вспомогательного оборудования могут отсутствовать.

Котельные установки, снабжающие паром турбины тепловых электрических станций, называют энергетическими. Для снабже­ния паром производственных потребителей и отопления зданий в ряде случаев создают специальные производственные и отопительные котельные установки.

В качестве источников теплоты для котельных установок ис­пользуются природные и искусственные топлива (каменный уголь, жидкие и газообразные продукты нефтехимической переработки, природный и доменный газы и др.), отходящие газы промышлен­ных печей и других устройств, солнечная энергия, энергия деле­ния ядер тяжелых элементов (урана, плутония) и т.д. Котельные установки с производительностью свыше 10 Гкал обязательно должны иметь основное и резервное топливо

Технологическая схема котельной установки с барабанным па­ровым котлом, работающим на пылевидном угле, приведена на рис. 3.1. Топливо с угольного склада после дробления подается кон­вейером в бункер сырого угля 1, из которого направляется в систе­му пылеприготовления, имеющую углеразмольную мельницу 2. Пы­левидное топливо с помощью специального вентилятора 3 транс­портируется по трубам в воздушном потоке к горелкам 4 топки.котла 5, находящегося в котельной 14. К горелкам подводится так­же вторичный воздух дутьевым вентилятором 13 (обычно через воздухоподогреватель котла 10). Вода для питания котла подается в его барабан 7 питательным насосом 12 из бака питательной воды ;/ имеющего деаэрационное устройство. Перед подачей воды в барабан она подогревается в водяном экономайзере 9 котла. Испарение воды происходит в трубной системе. Сухой насыщенный пар из барабана поступает в пароперегреватель 8, а затем направляется к потребителю.

Топливно-воздушная смесь, подаваемая горелками в топоч­ную камеру (топку) парового котла, сгорает, образуя высоко­температурный (1500 °С) факел, излучающий тепло на трубы 6 расположенные на внутренней поверхности стен топки. Это –испарительные поверхности нагрева, называемые экранами. От­дав часть теплоты экранам, топочные газы с температурой око­ло 1000 °С проходят через верхнюю часть заднего экрана, трубы которого здесь расположены с большими промежутками (эта часть носит название фестона), и омывают пароперегреватель. Затем продукты сгорания движутся через водяной экономайзер, воздухоподогреватель и покидают котел с температурой, несколь­ко превышающей 100 °С. Уходящие из котла газы очищаются от золы в золоулавливающем устройстве 15 и дымососом 16 выбра­сываются в атмосферу через дымовую трубу 17. Уловленная из дымовых газов пылевидная зола и выпавший в нижнюю часть топки шлак удаляются, как правило, в потоке воды по каналам, а затем образующаяся пульпа откачивается специальными багерными насосами из насосной 18 и удаляется по трубопроводам.

Барабанный котельный агрегат состоит: из топочной камеры и газоходов, барабана, поверхностей нагрева, находящихся под дав­лением рабочей среды (воды, пароводяной смеси, пара), возду­хоподогревателя, соединительных трубопроводов и воздуховодов. Поверхности нагрева, находящиеся под давлением, включают в себя: водяной экономайзер, испарительные

элементы, образован­ные в основном экранами топки и фестоном, и пароперегрева­тель. Все поверхности нагрева котла, в том числе и воздухоподо­греватель, как правило, трубчатые. Лишь некоторые мощные па­ровые котлы имеют воздухоподогреватели иной конструкции. Ис­парительные поверхности подключены к барабану и вместе с опускными трубами, соединяющими барабан с нижними коллек­торами экранов, образуют циркуляционный контур. В барабане про­исходит разделение пара и воды, кроме того, большой запас воды в нем повышает надежность работы котла.

Нижнюю трапециевидную часть топки котельного агрегата (см. рис. 3.1) называют холодной воронкой — в ней охлаждается выпадающий из факела частично спекшийся зольный остаток, ко торый в виде шлака проваливается в специальное приемное устройство.

Газомазутные котлы не имеют холодной воронки. Газоход, в котором расположены водяной экономайзер и воздухопо­догреватель, называют конвективным (конвективная шахта), в нем теплота передается воде и воздуху в основном конвекцией. Повер­хности нагрева, встроенные в этот газоход и называемые хвостовыми позволяют снизить температуру продуктов сгорания от 500.–7ОО°С после пароперегревателя почти до 100 °С, т.е. полнее использовать теплоту сжигаемого топлива.

Вся трубная система и барабан котла поддерживаются карка­сом, состоящим из колонн и поперечных балок. Топка и газоходы защищены от наружных теплопотерь обмуровкой — слоем огне­упорных и изоляционных материалов. С наружной стороны обму­ровки стенки котла имеют газоплотную обшивку стальным лис­том в целях предотвращения присосов в топку избыточного воз­духа и выбивания наружу запыленных горячих продуктов сгора­ния, содержащих токсичные компоненты.

Вопрос

Для централизованного теплоснабжения крупных промышленных предприятий, городов и отдельных районов в настоящее время применяются стальные водогрейные кот­лы большой мощности (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Воп

Тепловой пункт (ТП) — комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя и распределение теплоносителя по типам потребления.^[1]

Назначение

Основными задачами ТП являются:

• Преобразование вида теплоносителя
• Контроль и регулирование параметров теплоносителя
• Распределение теплоносителя по системам теплопотребления
• Отключение систем теплопотребления
• Защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя
• Учет расходов теплоносителя и тепла

Виды тепловых пунктов

ТП различаются по количеству и типу подключенных к ним систем теплопотребления, индивидуальные особенности которых определяют тепловую схему и характеристики оборудования ТП, а также по типу монтажа и особенностям размещения оборудования в помещении ТП. Различают следующие виды ТП^[2]:

• Индивидуальный тепловой пункт (ИТП). Используется для обслуживания одного потребителя (здания или его части). Как правило, располагается в подвальном или техническом помещении здания, однако, в силу особенностей обслуживаемого здания, может быть размещён в отдельностоящем сооружении.
• Центральный тепловой пункт (ЦТП). Используется для обслуживания группы потребителей (зданий, промышленных объектов). Чаще располагается в отдельностоящем сооружении, но может быть размещен в подвальном или техническом помещении одного из зданий.
• Блочный тепловой пункт (БТП). Изготавливается в заводских условиях и поставляется для монтажа в виде готовых блоков. Может состоять из одного или нескольких блоков. Оборудование блоков монтируется очень компактно, как правило, на одной раме. Обычно используется при необходимости экономии места, в стесненных условиях. По характеру и количеству подключенных потребителей БТП может относиться как к ИТП, так и к ЦТП.

Воп

Сточные воды, загрязненные бытовыми и производственными отхо­дами, удаляются с территории населенных мест и промышленных предприятии системами канализации. Содержащиеся в сточных водах орга­нические вещества, попадая в значительных количествах в водоемы или скапливаясь в почвах, быстро загнивают и ухудшают санитарное состоя­ние водоемов и атмосферы, способствуя распространению различных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью системы охраны природы в целом, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения сани­тарного благоустройства городов и других населенных пунктов.

Под качеством воды понимают совокупность и концентрацию содер­жащихся в ней примесей. К общим показателям загрязненности сточных вод относятся те, которые характеризуют общие свойства воды:

• органолептические — цвет, вид, запах, прозрачность;

• физико-химические—содержание нерастворимых примесей (взвешенные частицы или золи) и концентрация растворенных веществ;

• химическое и биохимическое потребление кислорода (ХПК и БПК соответственно).

Совокупность этих показателей позволяет оценить общее состояние сточных вод и предложить наиболее эффективный способ их очистки.

Кроме того, в сточных водах могут присутствовать химические со­единения, которые и в очень незначительных количествах могут сильно влиять как на качество воды, так и на возможность очистки данного вида стоков. Поэтому необходим детальный анализ состава сточных вод с вы­яснением не только концентрации тех или иных соединений, но и более полным определении качественного или количественного состава загряз­нения.

Целью очистки сточных вод является удаление из них взвешенных и растворимых соединений до уровня концентрации, не превышающего допустимых норм.

В зависимости от загрязнения, уровня его концентрации будет зави­сеть и конкретная схема очистных сооружений. Основные этапы очист­ных сооружений:

1) механическое отстаивание сточных вод и их фильтрация;

2) механико-физические, включающие в себя коагуляцию, нейтрали*
зацию сточных вод с последующим их отстаиванием;

3) физико-химические методы обработки сточных вод (ионный об­
мен, сорбция);

4) термические и биологические способы обработки сточных вод.

Главным действующим звеном биохимической очистки являются мик­роорганизмы, которые используют в качестве питательных веществ и источников энергии органические и неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. Микроорганизмы разрушают эти соеди­нения до диоксида углерода и воды и синтезируют соли азотистой и азот­ной кислот.

К основным достоинствам биохимической очистки относятся: возмож­ность удаления из сточных вод широкого спектра органических соедине­ний; автоматическая настройка системы к изменению состава и концент­рации органических соединений; относительно невысокие эксплуатаци­онные затраты.

В зависимости от видов используемых микроорганизмов очистные сооружения подразделяются на аэробные и анаэробные.

Очистные сооружения — это комплекс инженерных сооружений в системе канализации населенного пункта или промышленного предприя­тия, предназначенный для очистки сточных вод от содержащихся загряз­нений.

Целью очистки сточных вод является их подготовка к повторному ис­пользованию на производстве или к спуску в водоемы.

В универсальную схему очистных сооружений входят сооружения механической, биологической, физико-химической и дополнительной очистки.

В зависимости от степени загрязнения сточных вод схема инженер­ных сооружений может быть упрощена либо за счет отдельных компо­нентов этой схемы, либо за счет их отсутствия в общей схеме.

Схема очистки сточных вод приведена на рис. 18.2 (30.1). На этапе механи­ческой очистки из сточных вод удаляют до 75 % нерастворимых загряз­нений. Это мелкие минеральные примеси, песок, нефтепродукты, жиры и др.

Для удаления нефтепродуктов, жиров и других веществ применяются нефтеловушки, жироловки и флотаторы. Конструктивно эта установка представляет собой резервуар, в котором происходит замедление (гаше­ние скорости) движения сточных вод, особенно их поверхностной части, где и располагаются вышеперечисленные загрязнения. Если предвари­тельно не удалять жиры, нефтепродукты и пр., то они сосредоточиваются на поверхности воды, покрывая их пленкой. Эта пленка в свою очередь затрудняет доступ кислорода, нарушает работу биологических очистных сооружений.

Поверхностная пленка, а вместе с ней и загрязняющие воду компо­ненты удаляются насосами или вакуумными установками. В отдельных случаях для этих целей сточные воды подогревают.

На этом этапе из сточных вод удаляют до 95 и более процентов нефте­продуктов, жиров и пр., которые представляют ценный продукт для даль­нейшего их использования.

Из резервуара-замедлителя сточные воды поступают в здание, где с помощью решеток и сит из них извлекаются крупные и мелкие взвешен­ные частицы, которые потом дробятся и перерабатываются.

Песок и другие мелкие минеральные примеси задерживаются при пропуске сточных вод через песколовки. Применение песколовок обус­ловлено тем, что присутствие песка в отстойниках вместе с органи­ческими примесями затрудняет дальнейшую переработку этих орга­нических примесей. Песколовки представляют собой горизонтальные железобетонные конструкции, в которых песок выпадает нз сточных вод под действием сил тяжести при движении сточных вод в этих кон­струкциях.

Осевший песок перемешается на песковые площадки или бункеры, откуда вывозится и используется для планировки местности, в строитель­стве и для других целей.

После механической очистки сточная вода поступает в первичный отстойник, который служит для выделения из нее взвесей.

Отстойники — это резервуары или бассейны для удаления из сточных вод взвешенных примесей осаждением их под действием силы тяжести. Отстойники бывают вертикальные и горизонтальные. Отстойники очист­ных сооружений оснащаются вспомогательной системой для постоянно­го удаления осадков во избежание их загнивания.

Сырой осадок с первичного отстойника поступает в приемник ила 14. В дальнейшем этот ил разбавляется водой и подвергается сепарации. Вода сепарации с содержащимся в ней активным илом направляется в аэротенки6, 7. Сгущенный осадок сепарации поступает в илонакопители и в дальнейшем используется как удобрение.

В случае необходимости в отстойники подаются биогенные элементы (азот и фосфор), необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов и аммиачная вода для создания определенной кислотности в сточных во­дах.

При концентрации в сточной воде примесей выше предельно допус­тимого ее усредняют биологически очищенной водой.

Биологическая очистка сточных вод — это способ очистки, заключа­ющийся в биологическом разрушении микроорганизмами загрязнений органического происхождения, растворенных и эмульгированных в сточ­ных водах. Микроорганизмы (бактерии) используют эти загрязнения как источник питания и энергии для своей жизнедеятельности. Часть энер­гии идет на процессы синтеза клеточного вещества, т.е. на увеличение массы бактерий (количества активного ила) и биологической пленки в очистных сооружениях.

Период расширения промышленного использования микроорганизмов совпал по времени с периодом пристального внимания человека к эколо­гии и охране окружающей среды.

При рассмотрении связанных с биотехнологией экологических про­блем необходимо учитывать, что основной целью современной биотех­нологии является очистка воды от загрязнений и утилизация всевозмож­ных отходов агропромышленного комплекса.

Несмотря на постоянное совершенствование методов химической очи­стки сточных вод, результаты их далеки от желаемых. Добиться опти­мальных результатов можно только при использовании биологических методов очистки вод. Эти методы очистки основаны на использовании специфических биологических сообществ, носящих общее название ак­тивного ила, для глубокой утилизации как органических, так и неоргани­ческих загрязнений, оставшихся в воде после осуществления всех других возможных вариантов ее очистки.

Активный ил—это совокупность популяций микроорганизмов (биоце­ноз), характеризующихся определенными отношениями как между отдель­ными популяциями внутри биоценоза, так и с окружающей их средой.

Жизнедеятельность активного ила, с одной стороны, тесно связана с комплексом веществ, загрязняющих сточные воды и являющихся пита­тельной средой и источником энергии для одного вида популяций микро­организмов, составляющих активное начало (центр) процесса конверсии (крекинга) загрязняющих воду компонентов. С другой стороны, продук­ты конверсии этой популяции являются питательной средой для других популяций и т.д.

В микробиологии питательные среды микроорганизмов называют суб­стратом, а их промежуточные продукты конверсии метаболитом.

С другой стороны, на жизнедеятельность микроорганизмов и, соот­ветственно, на их популяцию влияет способ потребления кислорода. Одни микроорганизмы (аэробы) способны жить и развиваться только при наличии свободного кислорода, другие (анаэробы) способны жить и разви­ваться при отсутствии свободного кислорода, получая его расщеплением органических и неорганических веществ.

На взаимоотношения микроорганизмов, рост и снижение отдельных популяций активного ила влияют состав сточных вод, его возможные из­менения, продукты конверсии различных популяций, влияние внешней среды (сезонные колебания температура, насыщенность кислородом и т.п.).

Возможно не только тесное сожительство различных популяций мик­роорганизмов (симбиоз) и антагонизм между отдельными группами, но также и взаимодействие их по принципам: аменсализма — когда форма взаимоотношений между микроорганизмами полезна для одного вида, но вредна для другого; комменсализма—сожительство одних популяций за счет других без причинения им вреда.

На формирование ценозов активного ила оказывают сильное влияние сезонные колебания температуры, обеспеченность кислородом, фосфо­ром, азотом и др.

Существенная роль в создании и функционировании активного ила принадлежит простейшим микроорганизмам. Они не принимают непос­редственного участия в потреблении загрязняющих компонентов сточ­ной воды, но регулируют видовой и возрастной состав микроорганизмов в активном иле, поддерживая его на оптимальном уровне: поглощают большое количество бактерии в основном старых ослабленных форм, облегчая появление молодых, биологически активных особей.

Роль всех перечисленных выше параметров формирования активного ила делает процесс достаточно сложным и практически не воспроизво­димым: даже для стоков, имеющих одинаковый состав, но возникающих в разных регионах, невозможно получить одинаковые биоценозы актив­ного ила.

Формирование биоценозов очистных сооружений — процесс доста­точно длительный, протекающий практически независимо от условиипроведения очистки. Заселение очистных сооружений, работающих под открытым небом, происходит постоянно. Микроорганизмы, попавшие в очистные сооружения извне, вступают в конкурентную борьбу за субстрат (питательную среду), при этом выигрывают в первую очередь те формы, которые способны с большей скоростью утилизировать органические соединения сточных вол.

Адаптация активного ила происходит постоянно, возникают новые и новые формы организмов, более активных в утилизации загрязнений сточ­ных вод, вытесняя менее активные старые формы.

В технологическом аспекте для ускорения образования естественных ценозов очистных вод в качестве начальной стадии реализуют активный ил с уже работающих очистных сооружений.

Стадия биологической очистки происходит в аэротенках, хотя частич­ная биологическая очистка начинается уже на предшествующих этапах.

Аэротенки — сооружения для биологической очистки сточных вод, представляющие собой бетонные или железобетонные резервуары, раз­деленные перегородками на ряд коридоров (ширина коридоров 8—10 м, высота 4—5 м, длина до 150 м). В аэротенки подаются сточные воды, активный ил и воздух для снабжения активного ила кислородом и его тщательного перемешивания со сточными водами.

Сточные воды, протекая по аэротенку, очищаются микроорганизмами активного ила от загрязнений. Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенках колеблется в пределах б—10 часов в зависимости от степени загрязненности сточных вод, влияния внешних условий, напри­мер, температуры и др.

Конструктивно аэротенки отличаются друг от друга способом пере­мешивания активного ила со сточными водами и воздухом, а также фор­мой течения сточной воды с илом. Именно форма течения жидкости яв­ляется определяющей при выборе конструкций аэротенков.

Различают турбулентную и ламинарную формы течения жидкости.

Ламинарное — это упорядоченное течение жидкости. Сточные воды перемешаются как бы слоями, параллельными направлению течения. Скорость движения жидкости стабильна по всему объему ее движения.

Турбулентное движение (от лат. turbulentus— бурный, беспорядоч­ный) —это такая форма течения жидкости, при которой все ее компонен­ты совершают неупорядоченное движение по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию слоев. Для турбулентного дви­жения характерна неравномерная скорость движения жидкости по всему ее объему, причем наибольшей скорости достигает жидкость у стенок корпуса, снижаясь при перемещении к центру.

В зависимости от гидродинамических режимов движения сточных вод в аэротенках они подразделяются: на аэротенки вытеснения, смешения н сложного типа. Схема этих аэротенков приведена на рис. 18.3(30.2).

Гидродинамические режимы движения сточных вод в аэротенках вли­яют в первую очередь на физиологическое состояние популяций микро­организмов и, следовательно, на скорость и глубину потребления субстра­та, которым являются загрязнения в сточной воде.

В аэротенках-вытеснителях развитие популяции микроорганизмов происходит под влиянием турбулентности движения сточных вод и имеет нестабильный характер. Поступающий активный ил имеет определен­ный исходный состав популяций. Вначале, после контакта со сточной водой, развиваются те формы популяций, которые потребляют наиболее легко усвояемые компоненты загрязнений. Концентрация загрязнений в сточной воде по мере ее продвижения снижается, одновременно в актив­ном иле увеличивается концентрация клеток этой популяции.

Остальные формы микроорганизмов на данной стадии остаются в пассивном или малоактивном состоянии: если и потребляют субстрат, то с меньшей скоростью.

Когда концентрация легкоусвояемых компонентов начинает падать, падает и рост соответствующих популяций микроорганизмов. Возраста­ет активность другой популяции, которая питается метаболитом (продук­том) первой популяции и т.д.

Турбулентное движение сточных вод, их различных слоев приводит к нарушению пропорции различных популяций в активном иле — умень­шению первых видов микроорганизмов и росту следующих, что в конеч­ном счете приводит к снижению активности активного ила в целом и, соответственно, его способности к очистке сточных вод, особенно при возрастании концентрации загрязняющих компонентов в сточной воде.

Нарушение пропорций в активном иле исправляется за счет саморегу­лирования активного ила и увеличения времени нахождения сточных вод в аэротенках либо за счет разбавления сточных вод очищенной водой.

Этих недостатков лишенаэротенк-смеситель, поскольку сточная вода, попадая в аэротенк, практически мгновенно распределяется по всему объему. При этом концентрация загрязнений снижается до стационарных значений. Движение сточных вод становится ближе к ламинарному, чем турбулентному. Соответственно, сохраняются оптимальные пропорции между популяциями микроорганизмов в активном иле.

Наиболее эффективны аэротенки сложного типа, которые аккумули­руют преимущества первых двух аэротенков: высокую эффективность смешения активного ила со сточной водой за счет турбулентности ее дви­жения в первом аэротенке и высокую скорость распространения актив­ного ила во всем объеме второго аэротенка.

Из аэротенков очищенная вода и активный ил подаются во вторичный отстойник, где происходит отделение активного ила от воды. Как прави­ло, в этот отстойник очищенная вода с микроорганизмами подается под давлением в его нижнюю часть. В отстойнике предусмотрено постоянное удаление активного ила.

Дополнительная очистка сточных вод от микроорганизмов осуществ­ляется в открытом канале реагентной обработкой — хлорированием или озонированием.

Конечным этапом очистки сточных вод является буферный пруд, из которого вода поступает либо для повторного использования в техноло­гическом процессе, либо для сброса ее в естественные водоемы.

Часть активного ила (суспензия) поступает в регенератор (эрлифтка-меру). Интенсивная аэрация активного ила кислородовоздушной смесью приводит к расширению его способности конверсировать органические примеси сточных вод, которые трудно утилизируются микроорганизма­ми активного ила без этой регенерации.

Другая часть ила поступает на иловые площади с последующим его использованием в качестве удобрения или для сбраживания в метантен-ках.

Очистка сточной воды биофильтрами.Биофильтр представляет собой круглый или прямоугольный резерву­ар с двойным дном, наполненный пористым заполнителем. В качестве заполнителя используют керамзит, щебень, шлаки и др. Высота фильтру­ющего слоя составляет 1,5—2 м. Крупность фракции заполнителя колеб­лется от 30-50мм в верхнем слое до 60—100 мм нижнего подстилающего слоя. Высота между днищами не менее 0,4 м.

При прохождении сточной воды через заполнители на его поверхнос­ти образуется биологическая пленка из скоплений бактерий, грибков, окис­ляющих и минерализующих органические вещества сточной воды. Схе­ма биофильтра приведена на рис. 18.4 (30.3).

В биофильтрах микроорганизмы находятся в неподвижном состоянии, прикрепляясь к поверхности пористого материала. В верхнем слое филь­трующего слоя накапливаются микроорганизмы, которые способны ути­лизировать органические загрязнения с большой скоростью. При этом группы микроорганизмов образуют совместные популяции, объединен­ные общей оболочкой, закрепленной на пористом носителе. Продукты конверсии (крекинга и синтеза) популяции верхнего слоя биофильтра яв­ляются питающей средой для следующего фильтрующего слоя (популя­ции микроорганизмов) и т.д. В самом нижнем слое, как правило, распо­лагаются простейшие микроорганизмы, питательной средой которых являются омертвленные, оторвавшиеся микроорганизмы верхних слоев биофильтра.

Насыщение кислородом микроорганизмов биофильтра осуществля­ется двояким способом: продувкой воздухом (или кислородовоздушнойсмесью) фильтрующего слоя; насыщением кислородом очищаемой воды путем ее разбрызгивания (фонтанированием).

Преимущество применения биофильтров состоит в том, что форми­рование конкретно га биосинтеза приводит практически к полному унич­тожению органических примесей.

К недостаткам биофильтров относится ограниченность их примене­ния. Ограничивающими факторами являются пропускная способность фильтра и степень загрязнения сточных вод.

Использование сточных вод с высокой степенью загрязнения, значи­тельно превышающей нормативы для данного фильтра, может привести к полному и частичному уничтожению биологической пленки. К анало­гичным результатам может привести и увеличение объемов подаваемой сточной воды.

Сточная вода, подаваемая в биофильтры, как и в случае аэротенков, должна очищаться от взвешенных частиц (особенно песка). В противном случае каналы биофильтров забиваются, происходит их заклинивание и т.п.

Биологическая очистка сточных вод в аэротенках и биофильтрах от­носится к интенсивным методам очистки. В последнее время все боль­шее применение находят аэротенки с элементами биофильтров, значи­тельно повышающих эффективность работы этих аэротенков. С этой це­лью на пути движения сточных вод в аэротенках устанавливаются одно за другим неподвижные устройства, например, в виде ершей. Они не пре­пятствуют движению сточных вод, и на них по принципу и подобию био­фильтров образуются биопленки микроорганизмов, повышающие эффек­тивность работы аэротенков.

Вопрос

Все стороны человеческого бытия тесно связаны с водой и ее опреде­ленными свойствами. Основные запасы воды сосредоточены в Мировом океане. Для хозяйственной деятельности, бытовых нужд используется только пресная вода, запасы которой составляют около 3% от общих объе­мов воды.

Возрастающие объемы использования пресной воды в промышлен­ности, сельском хозяйстве и быту ставят пред человечеством серьезные проблемы в связи с уменьшением запасов чистой пресной воды и возрас­танием количества бытовых и промышленных сточных вод.

Если не будут приняты меры, направленные на снижение потребле­ния пресных вод, на очистку сточных вод, ужесточение контроля за эти­ми мероприятиями, в том числе соответствующие законодательные акты, направленные на решение этих проблем, то перед человечеством встанет вопрос его дальнейшего существования.

Чтобы эффективно решать эти задачи, необходимо четко представлять, что такое водопользование, какие задачи решаются при водопользовании.

Основные виды водопользования определяются:

направлением использования вод — хозяйственно-питьевое, в про­мышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в энергетических объектах и пр.;

способом пользования — для забора воды из источника, пользова­ние водными объектами в качестве водного пути, для выработки электрической энергии;

очисткой сточных вод — промышленных и коммунально-бытовых;

условиями пользования водных объектов — совместное, если объект не закреплен за отдельной организацией или лицом, и обособленное при закреплении за конкретной организацией или лицом;

правом пользования водами — первичное, если водный объект предоставлен непосредственно государством, и вторичное, при предос­тавлении первичным водопользователем.

С учетом приведенной классификации определяется правовой режим использования водных объектов, а также права и обязанности водополь­зователей.

Все водопользователи вправе пользоваться водами в пределах, предусмотренных законодательством; они обязаны выполнять требования рационального использования и охраны вод от загрязнения производствен­ными и бытовыми отходами. Сброс сточных вод допускается при усло­вии их очистки до установленных специальными органами пределов. Если указанные требования нарушаются, сброс сточных вод должен быть ог­раничен, приостановлен или запрещен —вплоть до прекращения дея­тельности отдельных установок, цехов и предприятий в целом.

Главным источником воды служат природные сточные воды. По про­исхождению они подразделяются на: поверхностные—реки, озера; под­земные — ключевые, артезианские, минеральные; атмосферные осадки.

Все воды содержат большое количество примесей, взвешенных и ра­створенных. Это карбонаты кальция, магния, натрия, калия, а также суль­фаты, хлориды и т.п. В воде содержатся растворенные газы: кислород, диоксид углерода, сероводород, оксиды азота, соединения серы. Кроме того, в воде содержатся бактерии, частицы песка, глины и др.

Разделяют две основные категории водопотребления:

хозяйственно-питьевое и коммунальное потребление воды в питьевых целях, приготовление пищи, для бытовых нужд, обеспечения благоустройства населенных пунктов и т.п.;

производственное и техническое потребление воды для технологических целей промышленности, энергетики, транспорта и т.п.

Показателем размеров водопотребления служит удельный расход воды, т.е. количество воды, расходуемое в среднем в сутки на одного жителя. На основании удельных расходов устанавливаются нормы водопотребле­ния, которые рекомендуются при проектировании и реконструкции водо­проводов.

Водоснабжение

Водоснабжение — это совокупность мероприятий по обеспечению водой различных ее потребителей — населения, промышленных пред­приятий, строительства и др. Комплекс инженерных сооружений, осуще­ствляющих задачи водоснабжения, называется системой водоснабжения или водопроводом.

В зависимости от назначения обслуживаемых объектов водопроводы подразделяются на коммунальные и производственные.

Для водоснабжения используются природные источники вод: поверх­ностные открытые водоемы (реки, озера, водохранилища) и подземные (фунтовые и артезианские воды, родники). Для нужд населения наибо лее пригодны подземные источники, но их объемы ограничены. Поэтому для больших городов и производственных объектов используют преиму­щественно поверхностные источники пресной воды.

Для доставки воды от природных источников к потребителю возво­дятся достаточно сложные инженерные сооружения. Принципиальная схема водоснабжения приведена на рисунке 8.1 (29.1)

Водоприемные сооружения включают в себя различные устройства в зависимости от вида источников водоснабжения и местных условий.

Для приема подземных вод, в зависимости от глубины залегания во­доносных пластов, применяются трубчатые (буровые) колодцы, горизон­тальные водосборы, представляющие собой дренажные трубы или гале­реи,