Водоотводящие системы и сооружения (стр. 1 )

Водоотводящие системы и сооружения

Экономическое и экологическое значение систем водоотведения

Сточные воды образуются при использовании природной или водопроводной воды для бытовых целей и технологических процессов промышленных предприятий. К сточным водам относятся также атмосферные осадки – дождевые и талые воды, выпадающие на территориях городов, населенных мест и промышленных предприятий. Сточными водами также являются подземные воды, извлекаемые из шахт при добыче полезных ископаемых. Такие воды являются источником различных заболеваний и распространения эпидемий.

Системы водоотведения устраняют негативные последствия воздействия сточных вод на окружающую природную среду. После очистки сточные воды обычно сбрасываются в водоемы. Наиболее совершенными системами являются замкнутые системы водоотведения, обеспечивающие очистку сточной воды до качества, при котором возможно повторное использование воды в промышленности или сельском хозяйстве .

Системы водоотведения тесно связаны с системами водоснабжения. Без водоотведения невозможно строить здания высотой более 2-3 этажей. Потребление и отвод воды от каждого санитарного прибора, квартиры и здания без ограничения обеспечивают высокие санитарно-эпидемиологические и комфортные условия жизни людей. Только современные сплавные системы водоотведения позволили людям оборудовать свои квартиры не только раковинами для мойки посуды и умывальниками, но и ваннами с использованием горячей воды.

Кроме этого, постоянный рост и развитие промышленности привел к возрастанию объемов производственных сточных вод и степени их загрязненности. Правильно запроектированные и построенные системы отведения стоков при нормальной эксплуатации позволяют своевременно отводить огромные количества сточных вод, не допуская аварийных ситуаций со сбросом стока в водоемы. Это, в свою очередь, позволяет значительно снизить затраты на охрану окружающей среды и избежать ее катастрофического загрязнения.

История, перспективы и пути развития систем водоотведения

Еще древнейшие поселения, например, в Индии, имели сооружения для отвода сточных вод. При раскопках в Междуречье были обнаружены канализационные каналы, выложенные из обожженного кирпича, обмазанного битумом. Аналогичные сооружения были обнаружены также у ассирийцев.

Для греческих городов был характерен высокий уровень благоустройства и комфорта. Санитарное состояние городских площадей, улиц и дворов обеспечивалось хорошо организованной системой водостоков. обложенных камнем и перекрытых плитами. В Афинах был проложен канализационный канал, проложенный через весь город, причем первоначально это была небольшая речка, которая была преобразована в канал шириной до 4,2 м. В городах назначались специальные должностные лица - астиномы. которые следили за санитарным состоянием города.


Еще большим умением строить инженерные сооружения отличались древние римляне. Большое потребление воды в Древнем Риме приводило к образованию большого объема сточных вод. Для отведения этих вод в реку Тибр использовались ручьи, переделанные в канализационные каналы. Так возникла, например, известная "клоака максима " - большой сточный канал, сооруженный в IV веке и просуществовавший до 1900 года.

В период средневековья в большинстве европейских городов канализация почти начисто отсутствовала. Улицы были не мощеными, в ухабах, постоянно покрытыми грязью и нечистотами. Отвод бытовых сточных вод не был обеспечен, они выливались прямо из окон.

Интенсивное строительство канализации началось в Европе лишь в XIX веке. Это связано прежде всего с развитием водопровода и ростом городского населения, что поставило необходимость: во-первых, централизованного отвода большого количества образующихся сточных вод, во-вторых, очистки этих стоков перед их сбросом в водоемы, т. к. без очистки стоки сильно загрязняли водоисточники, из которых забиралась вода для водоснабжения.

Наибольший объем строительство канализации получило в самой передовой стране того времени - Англии. К 1883 г. в Англии мало совершенные канализационные системы имелись в 50 городах. Значительно позже началось строительство канализации в Германии (Гамбург - с 1843 г. Берлин - с 1873 г.), к 1870 г. в ней насчитывалось более 50 крупных городов, имеющих канализацию. Медленно развивалось канализование городов Франции, хотя канализование самого Парижа было начато еще во второй половине XIV столетия. Далее быстрым темпом шло строительство канализации городов США - к 1902 г. было канализовано около 1000 городов.

В России первые известные подземные каналы для отвода сточных вод были строены еще в XIV веке (Новгород, Московский Кремль). В XVII столетии в Кремле появился первый напорный водопровод и тут же строится система открытых и закрытых водоотводящих каналов для отведения хозяйственных, промышленных и атмосферных стоков.

В середине XVIII века в Петербурге началось широкое применение каналов, в том числе крупных для отвода атмосферных вод. В эти каналы поступали и бытовые стоки. В 1832 г. протяженность водостоков Петербурга составляла уже 95 км. и превышала протяженность сетей Парижа.

В конце XVIII в. в Москве была устроена система водосточных каналов с отстаиванием осадка, который использовался для удобрения. Самотечный и Неглинный каналы после 1812 г. были перекрыты сводами, над Неглинным (длина 3 км) был устроен Цветной бульвар.

Строительство канализации в других городах России развивается в связи с резким возрастанием водопотребления, удорожанием вывоза нечистот, катастрофическим загрязнением крупных населенных центров и огромным развитием эпидемий.

Первая техническая литература в России, посвященная дренажным трубам, выгребам и водостокам выходит в свет в гг. В Петербурге в это время ведется большая работа по сравнению различных систем канализации. Практически во всех городах строится общесплавная система канализации, когда в одну систему трубопроводов сбрасываются бытовые, производственные и атмосферные стоки.

Канализация появляется в Ялте, Феодосии (1840 г.), Одессе и Тифлисе (1874 г.), Царском Селе (1880 г), Ростове-на-Дону и Киеве (1893 г.), Москве (1898 г.), Саратове и Севастополе (1910 г.), Харькове (1914 г.), Нижнем Новгороде(1916 г.).

Большое значение в становлении канализации в России имели Русские водопроводные съезды. Уже на втором съезде в 1895 г. были сделаны три доклада по канализации. А в том году канализационные системы имелись только в четырех городах Российской империи - Киеве, Варшаве, Одессе и Ялте. Четвертый съезд в 1897 г. принял постановление, которое обращает внимание городов на необходимость с устройством водопроводов всегда иметь в виду и устройство канализации.

К 1922 г. в России канализация была устроена только в 22-х городах. В 1932 г. были разработаны проекты канализации для таких городов, как Казань, Калуга, Краснодар, Ленинград, Орел, Тула, Тверь, Чебоксары.

На сегодняшний день охват населения городов и поселков централизованным водоснабжением составляет 98 %, а канализацией - около 75 %. Еще не имеют водопровода несколько малых городов и около 30 поселков, а канализация отсутствует в 900 населенных пунктах.

В последние годы в России приняты новые законы: “Об охране окружающей природной среды” (19.12.91 г.) и “Об основах градостроительства в Российской Федерации” (14.07.92 г.), в которых сформулирован ряд требований, касающихся также и создания систем водоотведения.

По мнению академика Яковлева С. В. уровень отечественных и зарубежных разработок примерно одинаков. Однако внедрение разработанных сооружений в России идет чрезвычайно медленно.

Важнейшие проблемы систем водоотведения, которые предстоит решить в ближайшие годы:

· ликвидация имеющейся диспропорции в развитии городского водоснабжения и канализации;

· устройство канализации в малых населенных пунктах, которые не имеют, как правило, квалифицированных специалистов, материальной базы и достаточных денежных средств;

· повышение качества строительства новых водоотводящих сетей и реконструкция уже существующих;

· снижение материалоемкости и трудозатрат при строительстве систем водоотведения.

Сточные воды, их состав, классификация

Сточные воды от населенных мест и промышленных предприятий могут быть классифицированы по трем признакам:

· по месту образования;

· по виду содержащихся в стоках веществ;

· по фазово-дисперсному состоянию загрязнений.

По месту образования сточные воды могут быть:

Бытовые – от раковин, унитазов, ванн и др. источников стоков, установленных в жилых, общественных, коммунальных и промышленных зданиях.

Производственные – стоки, образующиеся при использовании воды для различных технологических процессов производства.

Атмосферные – образуются на поверхности проездов, площадей и крыш зданий при выпадении осадков. К этой категории относятся дождевые и талые стоки, а также воды от поливки улиц (поливомоечные).

Все категории сточных вод в той или иной степени содержат загрязнения, вид и состав которых позволяет делить стоки по виду содержащихся в них веществ. Различают три следующие основные группы загрязнений:

Минеральные загрязнения. К ним относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворимые неорганические соли, кислоты и щелочи.

Органические загрязнения. Могут быть разделены на загрязнения растительного происхождения, в которых преобладает химический элемент углерод (остатки овощей, плодов и т. д.) и животного происхождения, в которых преобладает азот (физиологические выделения, остатки живых тканей и т. д.). В бытовых стоках содержится примерно 60% загрязнений органического происхож-дения и 40% минерального. Органические загрязнения являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, поэтому в стоках содержится еще один, третий вид загрязнений:

Биологические загрязнения. К этой категории относятся бактерии, дрожжевые и плесневелые грибки, яйца гельминтов и вирусы .

По фазово-дисперсному состоянию все загрязнения делятся по степени дисперсности (т. е. измельченности) на:

Растворенные вещества, состоящие из молекулярно-дисперсных частиц, размером не более 0,01 мкм (10-8 м).

Коллоидные вещества – частицы размером от 0,01 до 0,1 мкм.

Нерастворенные примеси, размер частиц которых составляет более 0,1 мкм. В свою очередь эти примеси делятся на всплывающие, оседающие и взвешенные вещества.

Производственные сточные воды делятся на условно-чистые. которые использовались преимущественно на охлаждение и почти не загрязнены, и загрязненные. Последняя категория может быть разделена на три группы стоков, содержащих:

· преимущественно минеральные вещества;

· преимущественно органические вещества;

· органические, ядовитые вещества.

В зависимости от концентрированности производственные сточные воды могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными. по значению показателя pH стоки делятся на малоагрессивные (в том числе слабокислые и слабощелочные) и высокоагрессивные (сильнокислые и сильнощелочные).

Обобщенные показатели загрязненности сточных вод

Для характеристики загрязненности сточных вод используют т. н. суммарные или групповые показатели. Эти показатели характеризуют определенные свойства воды без идентификации отдельных веществ. Вот некоторые важнейшие показатели загрязненности:

Взвешенные вещества – количество примесей, которое задерживается на бумажном фильтре при фильтровании пробы

Оседающие вещества – часть взвешенных веществ, оседающих на дно отстойного цилиндра за 2 часа отстаивания. В среднем в бытовые стоки поступает 65 гр. взвешенных и 30…35 гр. оседающих веществ на человека в сутки.

Сухой остаток – количество загрязнений, остающееся после выпаривания пробы при 105оС.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК) – количество кислорода, потребляемое аэробными микроорганизмами в процессе жизнедеятельности для окисления органических веществ, содержащихся в сточной воде. Этот показатель характеризует содержание органики, которая может быть удалена методом биологической очистки, например, с помощью активного ила в аэротенках.

Химическая потребность в кислороде (ХПК) – количество кислорода, необходимое для окисления углерода органических соединений водорода. азота и серы, содержащихся в сточной воде.

Концентрация ионов водорода – выражается величиной pH (отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода). Среда считается кислой при pH < 7, и щелочной при pH > 7. Городские стоки обычно имеют слобощелочную реакцию среды pH = 7,2…7,8.

Коли-титр – наименьшее количество воды, в котором содержится 1 кишечная палочка рода Escherichia Coli. Этот показатель косвенно характеризует зараженность воды патогенными микроорганизмами.

Системы водоотведения городов

Система водоотведения города – комплекс сооружений, предназначенный для приема и отведения сточных вод всех категорий. Удаление сточных вод за пределы населенных пунктов и промышленных предприятий осуществляется, как правило, самотеком по трубам и каналам, поэтому их прокладывают с уклоном. В современных городах устраивают централизованную систему водоотведения, состоящую из внутренних и наружных водоотводящих сетей, насосных станций и очистных сооружений .

Выделяют три основные системы водоотведения:

1. Общесплавная система имеет одну водоотводящую сеть, предназначенную для отвода сточных всех видов: бытовых, производственных и дождевых.

Во время сильных дождей часть смеси производственно-бытового и дождевого стока сбрасывается в водный поток через ливнеспуски.

2. Раздельная система водоотведения бывает полной и неполной. Полная раздельная система водоотведения имеет две закрытые водоотводящие сети, одна – для отведения бытовых и производственных стоков, вторая – для отвода дождевых сточных вод. Неполная раздельная система отличается от полной тем, что дождевые стоки отводятся открытой сетью, то есть уличными лотками, кюветами и канавами.

Дождевые сточные воды могут отводиться в водоем как без очистки, так и с очисткой

3. Полураздельная система водоотведения имеет две водоотводящие сети – производственно-бытовую и дождевую. В местах пересечения этих сетей устраивают разделительные камеры, назначение которых состоит в том, чтобы сбрасывать в водоем во время сильных дождей избыточную часть стока. Таким образом, в производственно-бытовую сеть через разделительные камеры поступает только наиболее загрязненная часть ливневых сточных вод.

Кроме этих основных систем, в некоторых городах может быть еще одна.

Комбинированная система водоотведения – это такая система, при которой населенный пункт в одной части оборудован общесплавной системой, а в другой – полной раздельной. Такие системы складываются исторически в развивающихся городах.

Сравнительная технико-экономическая и экологическая оценка систем водоотведения

Общесплавная система

Достоинства:

· Меньшая протяженность трубопроводов по сравнению с остальными системами

По материалам сайта: http://pandia.ru