3.4.4. Очистка води від домішок іv групи

Процеси: демінералізація (видалення розчинених солей), опріснення (неглибока очищення від солей до стану прісної води), знесолення (глибоке очищення від солей), пом'якшення (усунення жорсткості), підлуження і підкислення, нейтралізація, знезалізнення і інші.

Способи:

1) Фізико-хімічні

а) Обробка реагентами з перекладом іонів у малодіссоціірованние з'єднання;

б) Іонний обмін за допомогою іонітів, які отримають з води іони розчинених солей.

в) Електродіаліз - поділ катіонів та аніонів в постійному електричному полі;

г) Гіперфільтрація (зворотний осмос) - продавлювання під великим тиском води з іонними домішками через напівпроникні мембрани, які пропускають воду і затримують іони солей.

2) Фізичні методи

а) Термічний - нагрівання води для виділення солей карбонатної жорсткості.

б) Зміна фазового стану води для її знесолення

- Переведення в газоподібний стан з подальшою конденсацією (дистиляція).

- Переведення в тверду фазу:

- виморожуванням з наступним відтаванням і розподілом на лід і розсіл;

- освітою газгідратов обробкою рідкими газами-холодоагентами (метан, фреон) при певних температурі і тиску.

в) Магнітна обробка.

3) Біохімічна очистка води від іонів заліза, сульфатів, хроматів і нітратів специфічними бактеріями.

Якщо в основу класифікації методів очищення води брати не властивості домішок, а тип впливу на них, то способи можна розділити на наступні групи:

• механічна очистка (проціджування, седиментація);

• фізичні методи (дистиляція, виморожування, агрегування);

• хімічні методи (нейтралізація, іонний обмін);

• фізико-хімічні методи (коагуляція, адсорбція);

• біохімічна, біологічна і біоцидних очищення.

До зазначеним процесам можна додати допоміжні, супутні очищенню: змішання, пластівців, дифузія, зневоднення, сушіння, охолодження.

Тема 4. Системи водопостачання та водовідведення

4.1. Системи та схеми водопостачання

Водопостачання – це забезпечення водою різних водоспоживачів (населених пунктів, виробничих підприємств та інших об’єктів) для задоволення господарсько-питних, технологічних і протипожежних потреб.

Системою водопостачання називають комплекс інженерних споруд, машин і апаратів, які призначені для добування води з природних джерел, поліпшення її якості, зберігання, транспортування і подачі водоспоживачам.

Централізована система водопостачання населеного пункту або промислового підприємства повинна забезпечувати прийом води з джерела в необхідній кількості, її очищення, якщо це необхідно (тобто доведення її якості до потрібного рівня показників), передачу до обслуговуваного об’єкту і подачу споживачу під необхідним напором (тиском). З цією метою в систему водопостачання включені такі елементи (рис. 4.1):

- водоприймальні споруди (водозабірні споруди, водозабори), призначені для прийому води з вибраних для даного об’єкту природних вододжерел;

- насосні станції (водопідіймальні споруди ), що створюють тиск для передачі води на очисні споруди, до акумулюючих ємкостей або до споживачів; насосні станції (НС) 1 підйому призначені для передачі води від водозабору (джерела) на очисні споруди; НС 2 підйому призначені для передачі очищеної води з резервуару чистої води (РЧВ) в магістральні водоводи і далі в розподільчу мережу; наступні НС влаштовують при необхідності для створення необхідного тиску в трубопроводах;

- споруди для очищення води, призначені для поліпшення властивостей води і доведення її якісних показників до вимог споживачів;

- резервуари і водонапірні башти, які є запасними і регулюючими ємкостями;

- водоводи і водорозподільні мережі, призначені для передачі води до місць її розподілу і споживання; магістральні водоводи транспортують основну кількість води від очисних споруд до об’єкта водопостачання; водорозподільні мережі подають воду безпосередньо споживачам на території обслуговування об’єкта.

Рис. 4.1. Схеми систем водопостачання:

а – міста з поверхневим джерелом, б - міста з двома майданчиками артезіанських свердловин, в - міста з послідовним зонуванням, г - міста з паралельним зонуванням, д – сільського населеного пункту, е – групи споживачів (груповий водопровід), ж – промислового підприємства, прямоточна і з послідовним використанням води, з - промислового підприємства, зворотна, 1 – водозабірні споруди, 2 – насосна станція першого підйому, 3 – очисні споруди, 4 – резервуари чистої води, 5 - насосні станції другого і послідуючих підйомів, 6 – водоводи, 7 – магістральна водопровідна мережа, 8 – водонапірна башта, 9 – артезіанські свердловини, 10 – тупикова мережа, 11 споживач води, 12, 13, 14 – виробництва на підприємстві, 15 – очисна (охолоджувальна) установка, 16 – циркуляційна насосна станція, 17 – трубопровід підживлюючої води

Взаємне розташування споруд системи водопостачання і їх склад можуть бути різними залежно від призначення, місцевих природних умов, вимог водоспоживання або виходячи з економічних міркувань. Так, НС 1 підйому може бути поєднана з водоприймальною спорудою або об’єднана в одній будівлі з НС 2 підйому, але частіше вони розташовуються окремо. НС 2 підйому може бути об’єднана в одному блоці з водоочисними спорудами і РЧВ або розміщена в окремій будівлі. Комплекс водоочисних споруд, РЧВ і НС 2 підйому можуть бути розташовані в безпосередній близькості від вододжерела або, навпаки, віддалені від нього і наближені до споживача.

Щоб правильно вибрати схему і джерело водопостачання, треба мати в своєму розпорядженні дані про водоспоживання, знати вимоги, що ставляться до якості води, мати відомості про тиск, під яким вона повинна подаватися споживачеві, про наявні природні вододжерела в районі проектування. Значний вплив на схему водопостачання має вибране вододжерело; його вид (поверхневий - відкриті водоймища, тобто річки, водосховища, озера, моря, або підземний – ґрунтові й артезіанські води, джерела), потужність, якість води, відстань, на яку воно віддалене від водоспоживача, і т.п.

Системи водопостачання поділяють за такими ознаками: за функціональним призначенням (господарсько-питні, виробничі та протипожежні); сферою обслуговування (об’єднані та роздільні); за видом об’єктів (міські, селищні, промислові); за територіальним охопленням водоспоживачів (місцеві, централізовані, групові); тривалістю дії (тимчасові та постійні); типом природного джерела (з використанням підземних або поверхневих вод); способом підйому води (гравітаційні та з механічною подачею води); характером використання води (прямоточні, зворотні і з повторним використанням води); надійністю забезпечення подачі води.

Господарсько-питні системи водопостачання подають воду для пиття, приготування їжі і проведення санітарно-гігієнічних процедур. Вода в цій системі повинна бути питної якості. Виробничі водопроводи подають воду на технологічні цілі. Вимоги до якості води визначаються технологами. Протипожежні системи водопостачання призначені для подачі води під час гасіння пожежі. Вода в протипожежних водопроводах може бути і не питної якості.

Об’єднані водопроводи задовольняють потреби всіх водоспоживачів, роздільні - окремо подають воду на різні потреби. Місцеві (локальні) системи забезпечують водою окремих водоспоживачів (наприклад, тваринницька ферма, промислове підприємство чи окрема група будинків), централізовані - всіх споживачів даного населеного пункту. Групові або районні системи водопроводів призначені для забезпечення водою кількох населених пунктів, ферм чи підприємств, віддалених одне від одного.

Централізовані системи водопостачання за надійністю забезпечення водою поділяються на три категорії. Системи господарсько-питного водопроводу населених пунктів з кількістю жителів до 5 тис. чоловік належать до ІІІ категорії. Для них допускається зниження подачі води не більше, ніж на 30%, на 15 діб і менше, а також перерва в подачі води на час ремонту не більше, ніж на 24 години. При кількості жителів від 5 до 50 тис. чол. передбачається ІІ категорія, для якої перерва в подачі води може бути до 6 годин, а зниження подачі не перевищує 10 діб. Населені пункти з кількістю жителів більше 50 тис. чоловік належать до І категорії, для яких зниження подачі води - не більше 3 діб, перерва - не більше 10 хв. Категорію окремих елементів системи водопостачання встановлюють залежно від їх функціонального значення в загальній системі водопостачання.

Взаємне розташування окремих елементів і споруд в кожній конкретній системі водопостачання називають схемою водопостачання. Вибір складу споруд залежить в основному від: виду природного джерела водопостачання і якості води в ньому; категорії водоспоживачів, кількості та якості води, що споживається; надійності подачі води; рельєфу місцевості.

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 споживається значна кількість води не питної якості, то доцільно влаштовувати окремі системи технічного водопостачання: прямоточні, з повторним використанням води, оборотні. Вибір схеми технічного водопостачання слід вирішувати за техніко-економічними розрахунками.