3.2. Системи водопостачання та водовідведення населених міст і промислових підприємств

Історично склалося так, що розміщення виробничих комплексів у районах житлової забудови населених місць не є оптимальним. Газові, рідкі та тверді викиди промислових підприємств є в даному випадку складовими компонентами життєвого середовища людини з усіма негативними для нього наслідками. Системи водопостачання та водовідведення в таких агломераціях також є спільними для житлової та промислової зон. В окремих випадках, найчастіше на великих підприємствах, є власна система водного господарства, з повним технологічним циклом від забору води до її очищення, знешкодження та утилізації твердої фази.

Тому доцільно розглянути два типи взаємопов'язаних (з водопостачання та водовідведення) об'єктів - населений пункт з промисловістю і окремо підприємство.

Система водопостачання - це комплекс споруд і технологічних процесів для безперебійного забезпечення споживачів водою необхідної якості і об'єму. У свою чергу, система водовідведення - це комплекс інженерних, санітарних і технологічних заходів, що забезпечують збір, відведення, транспортування стічних вод, їх очищення та знешкодження, а також обробку твердої фази (рис. 3.1). Водозабірні споруди 1 забирають природну воду з поверхневого водо джерела і насосна станція першого підйому 2 по напірним трубопроводами подає її на очисні споруди 3. Тут вода очищається до питної якості і з резервуарів 4 насосною станцією другого підйому 5 подається в населений пункт, як правило, має кільцеву водопровідну мережу 6. Вода використовується на питні, господарські потреби, полив вулиць і насаджень, на підприємствах місцевої промисловості. Місто може забезпечуватися питною водою і з підземних джерел, для чого використовуються артезіанські свердловини 21.

Використана вода - стічні води - каналізаційною мережею 7 відводиться за межі міста та каналізаційної насосною станцією 8 подається на міські очисні споруди каналізації.

Рис. 3.1. Система водного господарства населеного пункту та її взаємодія з навколишнім середовищем

Води проходять механічну 9 і біологічну очистку 10, дезінфікуються 11 і подаються в біологічні ставки 12, де відбувається доочищення в природних умовах. Після ставків вода, за своїми якостями незначно відрізняється від води природної водойми, може скидатися в річку, озеро чи море. Замість ставків доочищення можуть бути спеціальні споруди, про які буде сказано нижче.

Атмосферні води, які відводяться мережею дощової 14, проходять очистку від завислих речовин та нафтопродуктів на спорудах 15, також скидаються в біологічні ставки чи безпосередньо в приймач стічних вод (водоймище).

Промислове підприємство 16 споживає і питну і технічну воду. Технічна вода найчастіше використовується в водооборотних циклах 17; для цілей охолодження вода використовується повторно після зниження температури в охолоджувачах 18.

Сучасні схеми водокористування передбачають можливість подачі на технічні потреби промпідприємств очищеної води з біоставків, яка піддається додатковому очищенню на спорудах 20.

Стічні води від підприємств, що містять специфічні забруднення, а також дощові і талі води з території проммайданчиків можуть скидатися в систему водовідведення населеного пункту і піддаватися біологічному очищенню разом із міськими стічними водами після проходження локальних очисних споруд 19.

Системи водопостачання промислових підприємств в залежності від водних технологічних процесів можуть бути прямоточного, повторного (послідовного) і оборотного водопостачання. Немає необхідності доводити найбільші екологічні та економічні переваги останньої.

Прямоточна система водопостачання може бути застосована тільки в разі технічної неможливості або економічної недоцільності іншою. На жаль, до 80% дрібних і середніх підприємств в даний час мають прямоточні системи водопостачання, що свідчить про низький рівень їхньої культури виробництва, зайвих енергетичних витратах на подачу і відведення вод і, як наслідок, підвищених навантаженнях на навколишнє середовище.

(Доказом останнього можуть бути такі розрахунки. Відомо, що на вироблення 1 кВт на теплових електростанціях потрібно 0,3-0,4 кг вугілля. При середньому вмісті сірки у вугіллі 1,5% це призводить до утворення 9-12 г сірчистого газу (діоксиду сірки), ГДК якого в зовнішній атмосфері 0,05 мг/м³. Тоді при виробленні 1кВт/год. електроенергії відбувається забруднення до рівня ГДК (9-12) х 10³/0,05 = (18-24) х 10³м³ повітря. Плюс до цього викид NO_x, пилу, шлаків, енерговитрати на газоочистку).

При прямоточному водозабезпеченні вся вода, що забирається з джерела Q_дж скидається в приймач стічних вод Q_псв за винятком тієї, що безповоротно витрачається у виробництві О_пот. Баланс витрат у даній схемі очевидний:

Q_псв = Q_дж – О_пот.

Більш досконалою в порівнянні з прямоточною є схема послідовного водокористування, яке може бути двох-трьох-чотирикратним. У цьому випадку кількість стічних вод зменшується на величину сумарних втрат на ряді виробництв (заводів, цехів) і на очисних спорудах (рис. 3.2) з шламами Q_шл: Q_c6p = = Q_дж - (Q_пот1 + Q_пот2 + Q_шл). При повторному водовикористанні якість стічних (відпрацьованих) вод попереднього ступеня має задовольняти технологічним вимогам до води подальшого водокористувача. До різновидів повторного водозабезпечення можна віднести схему, коли потрібно кондиціювання стічної води попереднього ступеня (охолодження, видалення суспензій і т. д.) перед її використанням на наступній.

Залежно від технологічного призначення вода в системі оборотного водопостачання може бути піддана різній обробці. Якщо вода є теплоносієм і в технологічному процесі тільки нагрівається, перед наступним використанням її охолоджують (в ставку, бризкальних басейнах, градирні, рис. 3.2а). У тому випадку, якщо вода виконує роль транспорту і поглинає домішки середовища, то перед подачею в оборотний цикл її кондиціонують на очисних спорудах (рис. 3.26). Можливий варіант попередньої обробки води (рис. 3.2в) перед повторним використанням шляхом очищення від забруднень, і охолодження.

У системах оборотного водопостачання безповоротні втрати води (виробництво, випаровування, винесення вітром, розбризкування, шлам, продувка) компенсуються додатковою, так званою підживлюючою кількістю свіжої води з джерела Q_дж, т. е.:

Q_дж = О_пот + О_ун + О_шл + Q_сбр

Загальна кількість підживлювальної води звичайно не перевищує 5-10% від циркулюючого в системі.

Рис. 3.2. Схема оборотного водопостачання промислових підприємств: