И продовольствия республики беларусь
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ
Учреждение образования
«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
Н. В. Васильева
водоотведение
и очистка сточных вод
Рекомендовано учебно-методическим объединением
по образованию в области сельского хозяйства
в качестве курса лекций для студентов учреждений
высшего образования, обучающихся по специальности
1-74 04 01 Сельское строительство и обустройство территорий
Горки
БГСХА
УДК 628.171:628.316.12(075.8)
ББК 38.761.2я7
В62
Рекомендовано Научно-методическим советом БГСХА
25.06.2014 г. (протокол № 10)
и методической комиссией
мелиоративно-строительного факультета
17.06.2014 г. (протокол № 11)
Автор:
кандидат технических наук, доцент Н. В. Васильева
Рецензенты:
кандидат технических наук, заместитель директора по науке
РНДУП «Институт мелиорации» А. С. Анженков;
директор проектного бюро «Дельта» ЧУПП «Прометей» Т. М. Гайкевич
Васильева, Н. В.
В62 Водоотведение и очистка сточных вод : курс лекций / Н. В. Васильева. – Горки : БГСХА, 2014. – 218 с.
ISBN 978-985-467-516-9.
Даны основные сведения о системах водоотведения и составе сточных вод. Приведены материалы о назначении, условиях и принципах работы конструкций, методах расчета и проектирования водоотводящих сетей, насосных станций и очистных сооружений. Описаны методы и технологические схемы очистки сточных вод.
Для студентов учреждений высшего образования, обучающихся по специальности 1-74 04 01 Сельское строительство и обустройство территорий.
УДК 628.171:628.316.12(075.8)
ББК 38.761.2я7
ISBN 978-985-467-516-9 Ó УО «Белорусская государственная
сельскохозяйственная академия», 2014
ПРЕДИСЛОВИЕ
Водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий, оснащенные современными комплексами самотечных напорных трубопроводов и специальных сооружений, реализуют отведение, очистку, обезвреживание и повторное использование воды, а также обработку и утилизацию осадков. От качества и бесперебойности функционирования этих систем зависит жизнеобеспечение населения, работа предприятий, а также неизменность техногенной структуры городских территорий. Сточные воды, образующиеся в результате бытовой и производственной деятельности человека, содержат большое количество взвешенных веществ, соединений азота, фосфора и в значительной степени способствуют эвтрофикации водоемов, ухудшая экологическую обстановку в республике. Строительство систем водоотведения, реконструкция очистных сооружений, позволяющая не только снизить концентрации загрязнений сточных вод до норм сброса их в водоем, но и извлекать и утилизировать ценные компоненты, способствуют полному или частичному предотвращению негативных последствий на окружающую среду.
Курс лекций составлен в соответствии с утвержденной учебной программой. Дисциплина «Водоотведение и очистка сточных вод» относится к дисциплинам вузовского компонента, изучаемым студентами специальности 1-74 04 01 «Сельское строительство и обустройство территорий».
Цель изучения дисциплины – формирование знаний, умений по проектированию, строительству, эксплуатации водоотводящих сетей и сооружений на них, насосных станций и очистных сооружений.
Данный курс лекций позволит студентам приобрести теоретические знания по выбору систем и схем водоотведения, проектированию и строительству водоотводящих сетей и сооружений на них, а также знания по сокращению водоотведения и сброса сточных вод в водоемы за счет повторного использования производственных сточных вод в системах оборотного водоснабжения, извлечения и использования ценных веществ, содержащихся в сточной воде.
Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ
Краткий исторический обзор развития водоотведения
И очистки сточных вод
Во все времена поселения людей и размещение промышленных объектов реализовывались в непосредственной близости от пресных водоемов, используемых для питьевых, гигиенических, сельскохозяйственных и производственных целей. В процессе использования человеком воды происходит изменение ее природных свойств, и в ряде случаев она становится опасной в санитарном отношении. Впоследствии с развитием инженерного оборудования городов и промышленных объектов возникла необходимость в устройстве организованных способов отведения загрязненных отработанных потоков воды по специальным гидротехническим сооружениям.
В настоящее время значение пресной воды как природного сырья постоянно возрастает. При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Такую воду принято называть сточной водой.
В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудители различных инфекционных заболеваний. Водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий оснащены современными комплексами самотечных и напорных трубопроводов и других специальных сооружений, реализующих отведение, очистку, обезвреживание и использование воды и образующихся осадков. Такие комплексы называются водоотводящей системой. Водоотводящие системы обеспечивают также отведение и очистку дождевых и талых вод. Строительство водоотводящих систем обусловливалось необходимостью обеспечения нормальных жилищно-бытовых условий для населения городов и населенных мест и поддержания хорошего состояния окружающей природной среды.
О применении воды для удаления нечистот свидетельствуют археологические раскопки древних поселений Вавилонии, Ассирии, Финикии, Египта, Греции и Рима. Для отведения сточных вод в естественные проточные водоемы или для орошения сельскохозяйственных земель иногда строились крупномасштабные гидротехнические сооружения, выложенные кирпичом с обмазочной гидроизоляцией, обеспечивающие пропуск больших водных потоков. Литературные источники свидетельствуют о существовании каналов для отведения дождевых и бытовых сточных вод в Индии и Китае около 5–6 тыс. лет назад. За несколько тысячелетий до нашей эры в ассирийском Саргонском дворце был построен канал высотой 1,4 м и шириной 1,2 м. Древние греки в Афинах для отведения сточных вод построили канал шириной 4 м. Поражает высокое качество строительных работ. В Древнем Риме в VI веке до н. э. был построен большой закрытый водоотводящий канал с названием «Клоака Максима». Отдельные части этого канала использовались вплоть до начала XX столетия н. э. Нашествие варваров разрушило достижения древней цивилизации. Распространилось средневековое презрение к заботам о чистоте тела, что подорвало в общественном сознании значение санитарно-технических сооружений. Антисанитарное состояние средневековых городов способствовало распространению эпидемий чумы, проказы, оспы, тифа во всех странах Западной Европы.
Промышленное развитие и рост городов в Европе в XIX веке привели к интенсивному строительству водоотводящих каналов. Сильным толчком к развитию водоотведения городов стала эпидемия холеры 1831 года в Англии. В последующие годы в этой стране усилиями парламента были реализованы мероприятия по замене открытых каналов подземными и утверждены нормативы качества сточных вод, сбрасываемых в водоемы, организована биологическая очистка бытовых сточных вод на полях орошения.
Первые водоотводящие сооружения в России были построены в Новгороде в XII веке – бревенчатый канал перекрывался пластинами и берестой. В XIV веке в Москве была проложена водосточная труба от центральной Ивановской площади до р. Москвы. В XV–XVI веках в Москве строили систему из деревянных труб и каналов из кирпича и камня, уложенных с небольшим уклоном. Вершиной технического прогресса водохозяйственного строительства в Сибири в XVIII веке считается система водоснабжения и водоотведения Змеиногорского рудника по добыче золота. Проект этой системы был разработан талантливыми русскими умельцами в 1783–1785 годах. Реализованное к 1787 году строительство комплексных сооружений, обслуживающих три шахты, рудообогатительную фабрику, кузницу и пильную мельницу, решалось с многократным использованием воды, что является прообразом современного принципа повторно-последовательной технологии водопользования. Суммарный расход воды в системе составлял 17,3 тыс. м3/сут; общая протяженность системы – около 2,5 км.
Технический прогресс в водоснабжении и водоотведении на Алтае базировался на сложных инженерных разработках. Алтайский горный округ был в то время одним из главных поставщиков золота в царскую казну, вследствие чего на алтайские рудники и заводы направлялись лучшие специалисты, в их числе «водных дел мастера» с Урала и из Центральной России И. И. Ползунов и К. Д. Фролов.
В XVIII веке в Петербурге были построены кирпичные водостоки по набережной р. Невы на Васильевском острове. Вплоть до конца XIX века распространенным приемником нечистот были выгребные ямы, это способствовало загрязнению воды питьевых колодцев домовладений. Во избежание засорений водоотводящих трубопроводов применяли грубые фильтры из булыжника.
Развитию московской водоотводящей сети способствовали усилия городского головы П. А. Алексеева. В 1886 году городской инженер В. Д. Кастальский для научной общественности сделал доклад о целесообразности для Москвы раздельной системы водоотведения. А в 1890 году он разработал проект первой очереди московской канализации, обслуживающей 1,5 млн. жителей, с удельной нормой водоотведения 85 л/(чел.∙сут) на расход 84 тыс. м3/сут бытовых и 72 тыс. м3/сут фабричных вод с очисткой бытовых вод в объеме примерно 25 %.
В 1898 году в Москве введена в эксплуатацию первая водоотводящая система, включавшая самотечные и напорные водоотводящие cети, насосную станцию и Люблинские поля орошения. Она стала родоначальницей самой крупной в Европе московской системы водоотведения и очистки сточных вод.
Несмотря на умение русских инженеров оригинально решать сложные технические задачи, строительство водоотводящих сетей в дореволюционной России шло крайне медленно. К 1915 году были построены водоотводящие сети всего лишь в 18 крупных городах, но и в этих городах водоотводящая сеть была только в районах, где проживала буржуазия, а сточные воды спускались в водоемы либо после частичной очистки, или вовсе без очистки. В марте 1921 года было принято постановление о мерах по улучшению водоснабжения, водоотведения населенных пунктов и началось строительство новых и расширение старых сетей водоотведения и сооружений. К 1967 году число городов и поселков, в которых проложены системы водоснабжения и водоотведения, по сравнению с 1917 годом увеличилось более чем в 50 раз. Индустриальные методы строительства сетей и сооружений из сборных железобетонных элементов позволили решить проблемы благоустройства городов, поселков и крупных промышленных предприятий.
Сточных вод
При разработке проектов планировки населенных мест производят комплексное решение архитектурно-строительных, инженерно-тех-нических, санитарно-технических и экономических вопросов по очередям строительства и перспектив развития этих населенных пунктов. Обычно первая очередь строительства определяется сроком в 8–10 лет, а полное развитие – в 20–25 лет. Организация территории населенного пункта и взаимное размещение его зон (селитебной, промышленной и др.) регламентируется специальными положениями. Первая очередь строительства предусматривает водоотведение районов жилой застройки при значительной плотности населения, а также застройки с капитальными общественными, коммунальными и лечебными зданиями. Территории промышленных предприятий также учитываются при решении схемы водоотведения населенного места.
Строительство водоотводящих сетей требует больших капиталовложений, особенно сетей крупных диаметров. Размеры сети зависят от расчетных расходов, которые, в свою очередь, зависят от количества населения. Расчетное население определяется по очередям строительства на основании градообразующих факторов в соответствии с проектом планировки. В различных районах города обычно проживает разное количество жителей, зависящее от характера зданий и их этажности, от степени благоустройства жилого фонда. На предприятиях определяют число работающих, выделяя при этом смену с максимальным числом работающих. Приток сточных вод, поступающих в водоотводящую сеть, подвержен значительным колебаниям как по суткам, так и по часам суток. Основными факторами, создающими режим поступления сточных вод в водоотводящую сеть, являются: количество населения и режим их жизни, степень благоустройства жилого фонда, наличие в черте населенного места промышленных предприятий и режим их работы и ряд других факторов. В малых городах с низким числом жителей и отсутствием промышленности объемы сточной воды, поступающей в водоотводящую сеть, будут малы. Неравномерность поступления сточных вод в сеть будет ярко выражена при построении графика поступления сточных вод по часам суток. В городах с большим числом жителей, с высокой степенью благоустройства и наличием в черте города промышленности, работающей в три смены, приток сточных вод в сеть не будет резко колебаться по часам суток. Объемы сточных вод, поступающих в водоотводящую сеть, по часам суток будут приблизительно одинаковы.
Нормы водоотведения
Размеры сооружений систем водоотведения определяются по расчетным расходам, вычисление которых связано с удельным водоотведением.
Удельное водоотведение бытовых вод от города – это среднесуточный (за год) расход воды (л/сут), отводимый от одного человека, пользующегося системой водоотведения. Оно назначается в зависимости от степени благоустройства районов жилой зоны, а также климатических, санитарно-гигиенических и других местных условий и принимается по ТКП 45-4.01-54–2007 «Системы внутреннего водоснабжения зданий».
В табл. 2.1 приведены нормы водоотведения бытовых сточных вод населенных мест с разной степенью благоустройства.
Таблица 2.1. Нормы водоотведения бытовых сточных вод населенных мест
| Степень благоустройства районов жилой застройки | Среднесуточная (за год) норма водоотведения на одного жителя, л/сут |
| Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и водоотводящей сетью, без ванн | 125–160 |
| То же, с ванными и местными водонагревателями | 160–230 |
| Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом, водоотводящей сетью и системой централизованного горячего водоснабжения | 230–350 |
В районах, не оборудованных системами водоотведения, удельное водоотведение рекомендуется принимать 25 л/сут на одного жителя вследствие сброса сточных вод коммунально-бытовых предприятий (бани, прачечные и пр.).
Нормами водоотведения бытовых вод от города не учитываются расходы, поступающие от домов отдыха, санаториев, профилакториев и др. Эти расходы определяются и учитываются отдельно.
В приведенных выше значениях удельного водоотведения учитываются расходы бытовых вод от жилых зданий и коммунально-бытовых предприятий, расположенных в городах. Но эти нормы не учитывают расходы бытовых и производственных вод от промышленных предприятий, которые также расположены в черте города.
Удельное водоотведение, рекомендуемое ТКП 45-4.01-54–2007, следует рассматривать как приближенное, подлежащее уточнению с учетом особенностей обслуживаемых объектов и климатических и градостроительных условий, потому что удельное водоотведение изменяется с течением времени, поэтому его следует постоянно изучать и уточнять.
Нормы водоотведения для соответствующего вида цехов, административных и бытовых предприятий (л/чел. за смену) принимают равными нормам водопотребления соотвествующего потребителя по табл. 2.2.
Таблица 2.2. Удельное водоотведение и коэффициент часовой неравномерности водоотведения бытовых вод от промышленных предприятий
| Цеха | Удельное водоотведение, л/(чел·сут) | Коэффициент часовой неравномерности, Кб |
| Горячие (с тепловыделением более 80 кДж/чел·сут) | 2,5 | |
| Холодные | 3,0 |
Расходы воды от душей и ножных ванн определяются по часовым расходам воды, равным: на одну душевую сетку – 500 л/ч; на одну ножную ванну со смесителем – 250 л/ч. Продолжительность водной процедуры равна 8 мин, для ванны – 16 мин. Продолжительность пользования душем составляет 45 мин после окончания смены. Число душевых сеток следует принимать в зависимости от числа работающих в смену, числа человек, обслуживаемых одной душевой сеткой, и санитарных характеристик производственных процессов.
Удельное водоотведение производственных сточных вод – это количество воды (м3), отводимое на единицу выпускаемой продукции или перерабатываемого сырья. Удельное водоотведение производственных сточных вод зависит от вида выпускаемой продукции и особенностей технологического процесса и колеблется в широких пределах. Нормы водоотведения производственных сточных вод исчисляются с единицы выпускаемой продукции или с одного установленного агрегата (машины), требующего подачи воды. Эти нормы, а также сведения о размещении агрегатов, от которых отводится вода, обычно берут из соответствующих технологических проектов. На основании данных технологов о нормах сточных вод на единицу продукции или на один установленный агрегат и сведений о количестве выпускаемой продукции или числе агрегатов определяют расход производственных сточных вод от цеха или предприятия в целом.
Графики водоотведения
Приток сточных вод всех видов существенно колеблется по суткам в пределах одного года и по часам суток. Очень важной характеристикой этого колебания являются коэффициенты неравномерностей. С их помощью можно определять наибольшие возможные расходы, называемые расчетными расходами.
В практике расчета водоотводящих сооружений используются следующие коэффициенты неравномерностей: суточный, часовой и общий.
Коэффициентом суточной неравномерности (К1) называют отношение максимального суточного расхода сточных вод к среднесуточному расходу за год.
(2.1)
где Qmax и Qmid – максимальный и средний суточные расходы за год.
Коэффициент суточной неравномерности применяется для оценки колебаний притока только бытовых сточных вод от города. В зависимости от местных условий он равен 1,1–1,3.
Коэффициентом часовой неравномерности (К2) называют отношение максимального часового расхода к среднесуточному расходу сточных вод в сутки с максимальным водоотведением.
(2.2)
где qmax(m) и qmid(m) – максимальный и средний часовые расходы в сутки с максимальным водоотведением.
Общий максимальный коэффициент неравномерности (Кgen.max) представляет собой произведение суточного и часового коэффициентов неравномерности.
(2.3)
С учетом зависимостей (2.1) и (2.2) его можно представить в следующем виде:
(2.4)
или
(2.5)
где qmid – среднечасовой расход в сутки со средним водоотведением, м3/сут.
Таким образом, общий коэффициент неравномерности представляет собой отношение максимального часового расхода в сутки с максимальным водоотведением к среднечасовому расходу в сутки со средним водоотведением. Общий коэффициент неравномерности широко используется в практике определения расчетных расходов бытовых вод от городов. Многочисленными исследованиями установлено, что общий коэффициент неравномерности существенно зависит от значений среднего расхода, приведенныхо в табл. 2.3 [20].
Таблица 2.3. Значения общих коэффициентов неравномерности притока
Бытовых вод от города
| Средний расход сточных вод, л/с | Общий коэффициент неравномерности | |
| Кgen.max | Кgen.min | |
| 2,50 | 0,38 | |
| 2,10 | 0,45 | |
| 1,90 | 0,50 | |
| 1,70 | 0,55 | |
| 1,60 | 0,59 | |
| 1,55 | 0,62 | |
| 1,50 | 0,66 | |
| 1,47 | 0,69 | |
| 5000 и более | 1,44 | 0,71 |
Величину коэффициента неравномерности можно определять по формуле, предложенной Н. Ф. Федоровым для средних расходов до 1250 л/с:
(2.24)
где qs – среднесекундный расход сточных вод.
Попутный расход представляет собой произведение площади квартала на модуль стока.
qпоп = F · q0, (2.25)
где F – площадь квартала, га.
Сосредоточенный расход (qсоср) от нежилого объекта определяют как сумму расчетных расходов сточных вод различного происхождения (бытовых, душевых и производственных), определяемых по формулам (2.14), (2.17) и (2.20).
Для удобства определения расчетных расходов сточных вод по участкам сети полученные результаты целесообразно сводить в табл. 2.6.
Расходы сточных вод от отдельных зданий специального назначения и промышленных предприятий, величина водоотведения которых значительно превышает расходы сточных жилых зданий, считаются сосредоточенными. Эти сточные воды присоединяются к водоотводящей сети населенного пункта в местах сообразно расположению зданий специального назначения.
Таблица 2.6. Распределение расхода сточных вод города по часам суток
| Часы суток | Хозяйственно-фекальные сточные воды от населения | Расходы сточных вод от промышленных предприятий | Суммарный расход сточных вод, м3/ч | |||||||
| Хозяйственно-фекальные сточные воды | Душевые стоки, м3/ч | Технологические сточные воды, м3/ч | ||||||||
| Горячие цеха | Холодные цеха | |||||||||
| % от среднесуточного расхода | м3/ч | % | м3/ч | % | м3/ч | |||||
| Ктабл | Кgen.max | |||||||||
Расходы бытовых сточных вод от жилых зданий кварталов условно считаются равномерно распределенными путевыми, поступающими от обслуживаемого квартала или его части в начальную точку (колодец) расчетного участка водоотводящей сети и сохраняющими по длине постоянную величину.
При установлении расходов производственных стоков необходимо выделять так называемые залповые сбросы, т. е. такие, которые производятся эпизодически, в зависимости от хода технологического процесса, и в значительной степени превышающие обычные для данного промышленного объекта.
Систем водоотведения
Выбор наиболее эффективной системы водоотведения зависит от технологических показателей желательности, предъявляемой в конкретной ситуации.
Обоснование применения определенной системы водоотведения должно быть комплексным, так как она характеризуется определенными показателями.
Экономическому обоснованию должен предшествовать технологический анализ выбора оптимального варианта или при наличии многих вариантов – двух-трех, удовлетворяющих основным требованиям.
Для систематизации и обобщения научно-технической информации рекомендуется составить граф, в котором находятся вероятные и перспективные системы, а также возможный уровень их использования. Общесплавная система с ее элементами показана на рис. 3.5 в виде графа возможных вариантов водоотведения, при которых все виды сточных вод отводятся и обрабатываются совместно.
| Сточные воды | Бытовые города | ||||||
| Бытовые промышленных предприятий | |||||||
| Производственные органогенные | Городские очистые сооружения | Большое разбавление в открытом водоеме | |||||
| Производственные органогенные после предочистки | |||||||
| Производственные инертные | |||||||
| Производственные токсичные | |||||||
| Дождевые города | |||||||
| Дождевые промышленных предприятий |
Рис. 3.5. Граф возможных вариантов водоотведения
для общесплавной системы
В этом случае осуществляется неполная очистка смеси сточных вод. При наличии мощного водоема и многократном разбавлении сточных вод в целом санитарная обстановка может быть удовлетворительной, если концентрации лимитирующих загрязнений не превысят значений ПДК. Однако следует отметить, что достижение санитарного благополучия путем разбавления не всегда оправдано.
Большинство токсичных веществ, находясь в начальный момент времени в состоянии равномерного распределения по объему воды, через определенный промежуток времени в естественных условиях перераспределяется неравномерно, сорбируясь на твердой фазе в концентрациях, на 3–5 порядков выше, чем при равномерном распределении.
Токсичные вещества в открытых водоемах сорбируются как на инертном материале, так и на живых объектах – песках, глинистых частицах, разнообразных гидробионтах, являющихся кормом для обитающих в этих водоемах рыб.
К недостаткам общесплавной системы следует отнести сложнейшие проблемы утилизации осадков, так как их образование связано с присутствием в смеси сточных вод загрязнений различного происхождения, например, затрудняющих использование осадка в качестве удобрения.
Нетехнологичность общесплавной системы водоотведения состоит еще и в том, что на каждом объекте смесь сточных вод будет разной по составу и свойствам, поэтому эффект действия очистных сооружений будет различным.
Технологически также невозможно обосновать предусмотренный общесплавной системой сброс в водоем во время сильных ливней разбавленных дождевой водой неочищенных бытовых и производственных стоков.
Частота работы ливнеспусков может изменяться от 1 до 80 раз в году, в зависимости от принятых условий работы системы водоотведения, что создает в водоеме нестабильные условия.
На рис. 3.6 показан граф возможных вариантов водоотведения и рационального использования очищенных сточных вод при полной раздельной системе.
Из этого рисунка видно, что данная совершенная система водоотведения обеспечивает рациональное использование как воды, так и осадков и надежно защищает окружающую среду от загрязнения.
Для улучшения санитарного состояния водоема, который является приемником всех очищенных сточных вод, следует предусматривать очистные сооружения для дождевых сточных вод города и промпредприятий отдельно на локальных очистных сооружениях или совместно с бытовыми стоками города на городских очистных сооружениях.
Поскольку дождевые стоки образуются периодически и более чем на порядок превышают по расходу бытовые сточные воды, в целях экономии средств предусматривают лишь очистку наиболее загрязненных масс воды, приближающихся по составу загрязнений к бытовым стокам, что реализуется с помощью специальных разделительных камер-ливнесбросов.
| Осадок на с/х поля |
| Осадки в производство стройматериалов |
| Сточные воды |
| |||
| Бытовые промышленных предприятий | ||||
органогенные
| ||||
| Производственные органогенные после предочистки | ||||
Производственные
| ||||
| Производственные токсичные | ||||
| ||||
|
| Осадки повторно в производство или на ликвидацию |
| Осадки на ликвидацию |
Рис. 3.6. Граф возможных вариантов водоотведения и рационального
использования очищенных сточных вод при полной раздельной системе
В этом случае полная раздельная система превращается в полураздельную. С технологической точки зрения она наиболее совершенна, так как все виды сточных вод подвергаются очистке, в водоем без обработки сбрасываются лишь низко концентрированные дождевые воды во время значительных ливней.
По технологическим признакам комбинированные системы занимают промежуточное положение между общесплавной и полной раздельной системами.
Неполная раздельная система по экологическим требованиям идентична полной раздельной системе, при которой обычно не предусматривают очистку дождевых вод города.
При повышении степени благоустройства города неполная раздельная система трансформируется в полную раздельную, при которой качество дождевых вод несколько улучшается за счет уменьшения в стоках частиц почвы, вследствие увеличения площадей асфальтовых покрытий и зеленых насаждений.
Выбор системы водоотведения определяется конечной технологической целью и основными требованиями охраны водных ресурсов от загрязнения и их рационального использования.
Технологически оптимальный вариант системы водоотведения можно обосновать, учитывая показатели желательности и степень совершенства технологии.
К показателям желательности относят:
- безопасность;
- санитарный эффект;
- надежность;
- малую энергоемкость;
- возможность возврата воды в производство или по другому назначению;
- возможность эффективной утилизации отходов;
- степень благоустройства обслуживаемого объекта.
В настоящее время при разработке прогрессивных экологически эффективных систем водоотведения следует учитывать большой объем научно-технической информации. Отдельные факторы, разносторонне характеризующие систему, должны обеспечивать комплексность оценки, поэтому приходится одновременно рассматривать множество факторов.
Следует отдавать предпочтение системам с минимальной энергоемкостью на единицу отводимых и очищенных до требуемого качества стоков.
В водоотводящей сети
Транспортируемая из зданий сточная жидкость обладает определенной потенциальной энергией. Поэтому возможно ее самотечное транспортирование. И лишь в конце водоотводящих сетей возникает необходимость в перекачке сточных вод. В ряде случаев при больших уклонах поверхности земли вообще не требуется перекачки сточных вод.
Для проектирования водоотводящих сетей принимается безнапорный режим движения жидкости с частичным наполнением труб (0,5– 0,8). На рис. 4.1 показаны элементы потока при самотечном режиме. Следует иметь в виду, что в сетях, предназначенных для транспортировки дождевых вод (кроме бытовых и производственно-бытовых), расчетные расходы сточных вод наблюдаются лишь 1 раз в течение 0,25–10 лет. Следовательно, водоотводящие сети работают в безнапорном режиме при частичном наполнении. Этот режим обладает рядом преимуществ перед напорным режимом. В бытовых и производственно-бытовых сетях обеспечивается некоторый резерв в живом сечении трубопровода. Через свободную от воды верхнюю часть сечения трубы осуществляется вентиляция разветвленной водоотводящей сети. При этом из трубопроводов непрерывно удаляются образующиеся в воде газы, которые вызывают коррозию трубопроводов и сооружений на них, осложняют эксплуатацию водоотводящих сетей и т. п. В безнапорном режиме движения жидкости лучше транспортируются с водой нерастворенные примеси, также происходит самоочищение трубопроводов от отложений. Приток сточных вод осуществляется неравномерно. Часовой максимальный расход бытовых вод превышает минимальный расход в 3–5 раз. В случае безнапорного режима снижение скорости движения при уменьшении расхода происходит в значительно меньшей степени, так как одновременно происходит уменьшение наполнения и живого сечения трубы. Таким образом, даже при расходах, меньше расчетных, максимальные скорости движения сточных вод те же и в трубах не происходит накопления осадка в больших объемах.
Рис. 4.1. Схема безнапорного режима движения потока
На водоотводящих сетях создаются сооружения различного назначения: смотровые колодцы и камеры, перепадные колодцы и др. В пределах этих сооружений замкнутые трубопроводы переходят в открытые лотки. Поворот трубопроводов в плане и их соединения обычно выполняются с помощью криволинейных открытых лотков, располагаемых в колодцах и камерах. Вследствие различий в форме сечений труб и лотков в колодцах возникают местные сопротивления и поверхность воды приобретает форму кривых подпора перед местными сопротивлениями и форму кривых спада после местных сопротивлений. Таким образом, даже на участках с постоянным расходом глубина потока в трубопроводах может изменяться, т. е. наблюдается неравномерное движение.
Как отмечалось выше, в сточных водах содержатся нерастворенные примеси органического и минерального происхождения. Первые имеют небольшую плотность и хорошо транспортируются потоком воды. Вторые (песок, бой стекла, шлаки и др.) имеют значительную плотность и транспортируются лишь при определенных скоростях турбулентного режима движения жидкости. Поэтому важнейшим условием проектирования водоотводящих сетей является обеспечение в трубопроводах при расчетных расходах необходимых скоростей движения жидкости, исключающих образование плотных несмываемых отложений.
И малых населенных пунктов
Схемой водоотводящей сети называют проектное решение принятой системы водоотведения, изображенной на генплане объекта водоотведения с учетом местных топографических и гидрогеологических условий и перспектив дальнейшего ра