У зв'язку з тим, що обсяги водоспоживання постійно зростають, а підземні водні джерела є обмеженими, нестачу води заповнюють за рахунок поверхневих водойм.
Якість питної води має відповідати високим вимогам стандарту. А від якості води, яка використовується у промислових цілях, залежить нормальна та стабільна робота пристроїв та обладнання. Тому і ця вода має бути добре очищена, і відповідати стандартам.

Але в більшості випадків якість води є низькою, а проблема очищення води сьогодні має велику актуальність.
Підвищити якість очищення стічних вод, які потім планується застосовувати для пиття та в господарських цілях, можна за допомогою застосування спеціальних способів їх очищення. Для цього споруджуються комплекси очисних споруд, які потім об'єднуються у водоочисні станції.

Але слід приділяти увагу проблемі очищення не тільки тієї води, яка потім вживатиметься в їжу. Будь-які стічні води, пройшовши певні етапи очищення, скидаються у водоймища або на рельєф. І якщо вони містять шкідливі домішки, та їх концентрація вища за допустимі значення, то завдається серйозного удару за станом навколишнього середовища. Тому всі заходи з охорони водойм, річок та природи загалом починаються з підвищення якості очищення стоків. Спеціальні споруди, які служать для очищення стоків, крім своєї основної функції також дозволяють видобути зі стоків корисні домішки, які можна використовувати надалі, можливо, навіть на інших виробництвах.
Ступінь очищення стоків регулюється законодавчими актами, саме «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» і «Основами водного законодавства РФ».
Усі комплекси очисних споруд можна розділити на водопровідні та каналізаційні. Кожен вид можна розділити ще на підвиди, що відрізняються між собою особливостями будови, складом, а також технологічними процесами очищення.

Водопровідні очисні споруди

Методи очищення води, що використовуються, а відповідно і склад самих споруд очищення, визначаються якістю вихідної води та вимогам до води, яку потрібно отримати на виході.
Технологія очищення включає процеси освітлення, знебарвлення та знезараження. Відбувається це за допомогою процесів відстоювання, коагуляції, фільтрації та обробки хлором. У тому випадку, якщо спочатку вода не дуже забруднена, деякі технологічні процеси пропускаються.

Найбільш поширеними способами освітлення та знебарвлення стоків на водопровідних очисних установках є коагуляція, фільтрація та відстоювання. Найчастіше відстоюють воду в горизонтальних відстійниках, а фільтрують з використанням різних завантажень або контактних освітлювачів.
Практика будівництва водоочисних споруд нашій країні показала, що найширше застосування мають ті пристрої, які спроектовані в такий спосіб, що у ролі основних очисних елементів виступають горизонтальні відстійники і швидкі фільтри.

Єдині вимоги до очищеної питної води визначає практично ідентичний склад та структуру споруд. Наведемо приклад. У всі без винятку водоочисні станції (незалежно від їхньої потужності, продуктивності, типу та інших особливостей) входять такі складові:
- реагентні пристрої із змішувачем;
- камери пластівництва;
- горизонтальні (рідше вертикальні) відстійні камери та освітлювачі;
- ;
- ємності для очищеної води;
- ;
- підсобно-допоміжні, адміністративні та побутові об'єкти.

Каналізаційні очисні споруди

Очисні каналізаційні споруди мають складну інженерну структуру, як і водопровідні системи очищення. На таких спорудах стоки проходять етапи механічної, біохімічної (її ще називають) та хімічної очистки.

Механічна очистка стоків дозволяє відокремити завислі речовини, а також грубі домішки за допомогою проціджування, фільтрування та відстоювання. На деяких об'єктах очищення механічне очищення є завершальною стадією процесу. Але найчастіше вона є лише попередньою стадією для біохімічного очищення.

Механічна складова комплексу з очищення стоків складається з таких елементів:
- ґрати, що затримують великі домішки мінерального та органічного походження;
- пісколовки, які дозволяють відокремити важкі механічні домішки (як правило, це пісок);
- відстійники для відокремлення зважених частинок (часто органічного походження);
- хлораторні пристрої з контактними ємностями, де освітлена стічна вода знезаражується під впливом хлору.
Такі стоки після дезінфекції можуть бути скинуті у водойму.

На відміну від механічного очищення, при хімічному способі очищення перед відстійниками встановлюють змішувачі та реагентні установки. Таким чином стічні води після того як пройдуть ґрати і пісковловлювач надходять у змішувач, де до них додається спеціальний реагент для коагулювання. А потім суміш вирушає у відстійник для освітлення. Після відстійника вода випускається або у водойму, або на наступний етап очищення, де відбувається додаткове освітлення, а потім вони випускаються у водойму.

Біохімічний метод очищення стоків найчастіше проводиться на таких спорудах: поля фільтрації, або біофільтрах.
На полях фільтрації стоки після проходження етапу очищення в решітках та пісковловлювачах, надходять у відстійники для освітлення та дегельмінтизації. Потім вони йдуть на поля зрошення або фільтрації, і після цього вони скидаються у водойму.
При очищенні в біофільтрах стоки проходять етапи механічного очищення, а потім зазнають примусової аерації. Далі стоки, що містять кисень, надходять у споруди біофільтрів, а після нього прямують у вторинний відстійник, де осаджуються виважені з біофільтра зважені речовини і надлишок. Після цього очищені стоки проходять дезінфекцію, і скидаються у водойму.
Очищення стоків в аеротенках проходить такі етапи: грати, пісковловління, примусова аерація, відстоювання. Потім попередньо очищені стоки надходять в аеротенк, а потім у вторинні відстійники. Закінчується цей спосіб очищення так само, як і попередній – процедурою дезінфекції, після чого стоки можуть бути скинуті у водойму.

Одне з основних завдань підприємства – ефективне очищення води, отриманої із природних поверхневих джерел, з метою забезпечення мешканців якісною питною водою. Класична технологічна схема, що застосовується на московських станціях водопідготовки, дозволяє виконати це завдання. Однак тенденції, що зберігаються, погіршення якості води вододжерел через антропогенний вплив і посилення нормативів якості питної води диктують необхідність підвищення ступеня очищення.

З початком нового тисячоліття у Москві, вперше у Росії, крім класичної схеми застосовуються високоефективні інноваційні технології підготовки питної води нового покоління. Проектами ХХІ сторіччя є сучасні очисні споруди, на яких класична технологія доповнена процесами озонування та сорбції на активованому вугіллі. Завдяки озоносорбції вода краще очищається від хімічних забруднень, усуваються неприємні запахи та присмаки, відбувається додаткова дезінфекція.

Застосування інноваційних технологій унеможливлює вплив сезонних змін якості природної води, забезпечує надійну дезодорацію питної води, її гарантовану епідемічну безпеку навіть у випадках аварійного забруднення джерела водопостачання. Усього з використанням нових технологій готується близько 50% усієї оброблюваної води.

Поряд із запровадженням нових методів очищення води удосконалюються процеси знезараження. З метою підвищення надійності та безпеки виробництва питної води за рахунок виключення з обігу рідкого хлору в 2012 році завершено переведення всіх станціях водопідготовки на новий реагент – гіпохлорит натрію. концентрація хлороформу в московській водопровідній воді за середніми даними за 2018 рік не перевищила 5 – 13 мкг/л при нормативі 60 мкг/л.

Технологічні схеми очищення артезіанських вод індивідуальні для кожного об'єкта з урахуванням особливостей якості води водоносних горизонтів, що експлуатуються, і містять наступні ступені: знезалізнення; пом'якшення; кондиціювання води на вугільних сорбційних фільтрах; видалення домішок важких металів; знезараження гіпохлоритом натрію або з використанням ультрафіолетових ламп.

На сьогоднішній день на території Троїцького та Новомосковського адміністративних округів міста Москви близько половини водозабірних вузлів подають воду, що пройшла технологічну обробку.

Поетапне впровадження нових технологій виконується відповідно до Генеральної схеми розвитку системи водопостачання, якою передбачається, що повна реконструкція всіх споруд водопідготовки дозволить подавати воду найвищої якості всім мешканцям московського мегаполісу.

Третій пояс охоплює територію, що оточує джерело, яка впливає формування якості води у ньому. Межі території третього поясу визначаються виходячи із можливості забруднення джерела хімічними речовинами.

1.8. Водопровідні очисні споруди

Показники якості води. Основним джерелом цін-

тралізованого господарсько-питного водопостачання в більшості регіонів Російської Федерації є поверхневі води річок, водосховищ та озер. Кількість забруднень, що потрапляє в поверхневі джерела водопостачання, різноманітна і залежить від профілю та обсягу промислових та сільськогосподарських підприємств, розташованих у районі водозбору.

Якість підземних вод відрізняється достатньою різноманітністю і залежить від умов живлення підземних вод, глибини залягання водоносного пласта, складу водовмісних порід і т.д.

Показники якості води поділяються на фізичні, хімічні, біологічні та бактеріальні. Для визначення якості природних вод виробляють відповідні аналізи найбільш характерні для даного джерела періоди року.

До фізичних показниківвідносять температуру, прозорість (або каламутність), кольоровість, запах, присмак.

Температура води підземних джерел характеризується постійністю і перебуває у межах 8…12 о С. Температура води поверхневих джерел змінюється за сезонами року та залежить від надходження до них підземних та стічних вод, коливається в межах 0,1…30 про С. Температура питної води повинна перебувати в межах t = 7 ... 10 про C, при t< 7 о C вода плохо очищается, при t >10 про C відбувається розмноження у ній бактерій.

Прозорість (або каламутність) характеризуються наявністю у воді завислих речовин (часток піску, глини, мулу). Концентрацію завислих речовин визначають ваговим способом.

Гранично допустимий вміст завислих речовин у питній воді має бути не більше 1,5 мг/л.

Кольоровість води зумовлена ​​присутністю у воді гумінових речовин. Кольоровість води вимірюється у градусах платиново-кобальтової шкали. Для питної води допускається кольоровість не більше 20о.

Присмаки та запахи природних вод можуть бути природного та штучного походження. Розрізняють три основні смаки природної води: солоний, гіркий, кислий. Відтінки смакових відчуттів, що складаються з основних, називають присмаками.

До запахам природного походження відносять землистий, рибний, гнильний, болотний та ін. До запахів штучного походження відносять хлорний, фенольний, запах нафтопродуктів та ін.

Інтенсивність і характер запахів та присмаків природної води визначають органолептично, за допомогою органів чуття людини за п'ятибальною шкалою. Питна вода може мати запах та присмак інтенсивністю не вище 2 балів.

До хімічним показникамвідносять: іонний склад, жорсткість, лужність, окислюваність, активна концентрація водневих іонів (рН), сухий залишок (загальний солевміст), а також вміст у воді розчиненого кисню, сульфатів та хлоридів, азотовмісних сполук, фтору та заліза.

Іонний склад, (мг-екв/л) – природні води містять різні розчинені солі, представлені катіонами Ca+2, Mg+2, Na+, K+ та аніонами HCO3 –, SO4 –2, Cl–. Аналіз іонного складу дає змогу виявити інші хімічні показники.

Жорсткість води, (мг-екв/л) – обумовлена ​​наявністю у ній солей кальцію та магнію. Розрізняють карбонатну та некарбонатну жест-

кістка, їх сума визначає загальну жорсткість води, Жо = Жк + Жнк. Карбонатна жорсткість обумовлена ​​вмістом у воді карбо-

натних та бікарбонатних солей кальцію та магнію. Некарбонатна жорсткість обумовлена ​​кальцієвими та магнієвими солями сірчаної, соляної, кремнієвої та азотної кислот.

Вода для господарсько-питних цілей повинна мати загальну жорсткість трохи більше 7 мг-экв/л.

Лужність води (мг-екв/л) – обумовлена ​​присутністю в природній воді бікарбонатів та солей слабких органічних кислот.

Загальна лужність води визначається сумарним вмістом у ній аніонів: НСО3 -, СО3 -2, ВІН-.

Для питної води лужність не лімітується. Окислюваність води (мг/л) – обумовлена ​​присутністю в ній ор-

ганічних речовин. Окислюваність визначається кількістю кисню, який буде необхідний окислення органічних речовин, що у 1 л води. Різке підвищення окислюваності води (більше 40 мг/л) свідчить про її забруднення побутовими стічними водами.

Активна концентрація водневих іонів води є показником, що характеризує рівень її кислотності або лужності. Кількісно вона характеризується концентрацією водневих іонів. Насправді активну реакцію води виражають водневим показником рН, що є негативним десятковим логарифмом концентрації водневих іонів: рН = – lg [Н + ]. Показник величини рН води становить 1...14.

Природні води за величиною рН класифікуються: на кислі рН< 7; нейтральные рН = 7; щелочные рН > 7.

Для питних цілей вода вважається придатною при рН = 6,5 ... 8,5. Солевміст води оцінюється по сухому залишку (мг/л): пре-

сні100 ... 1000; солоні3000 ... 10000; сильносолені10000 ... 50000.

У воді джерел господарсько-питного водопостачання сухий залишок не повинен перевищувати 1000 мг/л. За більшої мінералізації води в організмі людини спостерігається відкладення солей.

Розчинений кисень - потрапляє у воду при контакті з повітрям. Вміст кисню у воді залежить від температури та тиску.

В артезіанських водах розчиненого кисню не зустрічається,

а у поверхневих водах його концентрація є значною.

В поверхневих водах вміст розчиненого кисню зменшується за наявності у воді процесів бродіння чи гниття органічних залишків. Різке зниження вмісту розчиненого кисню у воді свідчить про її органічне забруднення. У природній воді вміст розчиненого кисню має бути не

менше 4 мг О2/л.

Сульфати та хлориди − завдяки своїй високій розчинності містяться у всіх природних водах зазвичай у вигляді натрієвих, каль-

цієвих і магнієвих солей: CaSO4, MgSO4, CaCI2, MgCl2, NaCl.

В питної води вміст сульфатів рекомендується не вище 500 мг/л, хлоридів – до 350 мг/л.

Азотовмісні сполуки – присутні у воді у вигляді іонів амонію NH4+, нітритів NO2 – та нітратів NO3 – . Азотовмісні забруднення вказують на забрудненість природних вод побутовими стічними водами та стоками від хімічних заводів. Відсутність у воді аміаку і водночас наявність нітритів і особливо нітратів свідчить про те, що забруднення водоймища сталося давно, і вода

зазнала самоочищення. При високих концентраціях у питній воді розчиненого кисню всі сполуки азоту окислюються в іони NO3 – .

Вважається припустимою присутність нітратів NO3 - у природній воді до 45 мг/л, азоту амонійного NH4+.

Фтор у природній воді міститься в кількості до 18 мл/л і більше. Проте переважна більшість поверхневих джерел характеризується вмістом у питній воді фтор – іона до 0,5 мг/л.

Фтор є активним у біологічному відношенні мікроелементом, кількість якого в питній воді, щоб уникнути карієсу та флюорозу, має бути в межах 0,7…1,5 мг/л.

Залізо – досить часто зустрічається у воді підземних джерел переважно у вигляді розчиненого бікарбонату двовалентного заліза Fe(HCO3 )2 . У поверхневих водах залізо зустрічається рідше і зазвичай у формі складних комплексних сполук, колоїдів або тонкодисперсної суспензії. Присутність заліза у природній воді робить її непридатною для використання в питних та виробничих цілях.

сірководень Н2 S.

Бактеріологічними показниками – прийнято вважати загальну кількість бактерій та кількість кишкових паличок, що містяться в 1 мл води.

Особливе значення для санітарної оцінки води має визначення бактерій групи кишкової палички. Присутність кишкової палички свідчить про забруднення води фекальними стоками та можливість попадання у воду хвороботворних бактерій, зокрема бактерій черевного тифу.

Бактеріологічними забрудненнями є бактерії та віруси з числа патогенних (хвороботворних), що живуть та розвиваються у воді, які можуть викликати захворювання на черевний тиф,

паратифом, дизентерією, бруцельозом, інфекційним гепатитом, сибіркою, холерою, поліомієлітом.

Існують два показники бактеріологічного забруднення води: колі-титр та колі-індекс.

Колі-титр - кількість води в мл, що припадає на одну кишкову паличку.

Колі-індекс - кількість кишкових паличок, що знаходяться в 1 л води. Для питної води коли-титр повинен бути не менше 300 мл, коли індекс не більше 3 кишкових паличок. Загальна кількість бактерій

в 1 мл води допускається трохи більше 100.

Принципова схема водопровідних очисних споруд.

ній. Очисні споруди є одним із складових елементами систем водопостачання та тісно пов'язані з її іншими елементами. Місце розташування очисної станції призначають під час виборів схеми водопостачання об'єкта. Часто очисні споруди розташовують поблизу джерела водопостачання та в незначному віддаленні від насосної станції першого підйому.

Традиційні технології водопідготовки передбачають обробку води за класичними двоступінчастою або одноступінчастою схемами, заснованими на застосуванні мікрофільтрації (у випадках наявності у воді водоростей у кількості понад 1000 кл/мл), коагулювання з подальшим відстоюванням або освітленням у шарі зваженого осаду, контактного фільтр знезараження. Найбільшого поширення на практиці водоочищення мають схеми з самопливним рухом води.

Двоступінчаста схема підготовки води для господарсько-питних цілей представлена ​​на рис. 1.8.1.

Вода, що подається насосною станцією першого підйому, надходить у змішувач, куди вводиться розчин коагулянту і де відбувається його змішування з водою. Зі змішувача вода надходить у камеру пластівництва і послідовно проходить через горизонтальний відстійник і швидкий фільтр. Освітлена вода надходить у резервуар чистої води. У трубу, що подає в резервуар воду, вводиться хлор із хлораторної. Необхідний для знезараження контакт її з хлором забезпечується у резервуарі чистої води. У деяких випадках хлор у воду подають двічі: перед змішувачем (первинне хлорування) та після фільтрів (вторинне хлорування). При недостатній лужності вихідної води змішувач одночасно з коагулянтом

подається розчин вапна. Для інтенсифікації процесів коагуляції перед камерою пластів'я або фільтрами вводять флокулянт.

Якщо вихідна вода має смак і запах, перед відстійниками або фільтрами через дозатор вводять активоване вугілля.

Реагенти готують у спеціальних апаратах, розташованих у приміщеннях реагентного господарства.

Від насосів першого

До насосів

Рис. 1.8.1. Схема очисних споруд з очищення води для господарсько-питних цілей: 1 – змішувач; 2 – реагентне господарство; 3 − камера пластів'я; 4 − відстійник; 5 − фільтри; 6 – резервуар чистої води; 7 − хлораторна

При одноступінчастій схемі очищення води її освітлення здійснюється на фільтрах або контактних освітлювачах. При очищенні малокаламутних кольорових вод застосовується одноступінчаста схема.

Розглянемо докладніше сутність основних процесів водоочищення. Коагулювання домішок називають процес укрупнення найдрібніших колоїдних частинок, що відбуваються внаслідок їхнього взаємного злипання під дією молекулярного тяжіння.

Колоїдні частинки, що містяться у воді, мають негативні заряди і знаходяться у взаємному відштовхуванні, тому не осідають. Доданий коагулянт утворює позитивно заряджені іони, що сприяє взаємному тяжінню протилежно заряджених колоїдів і призводить до утворення укрупнених частинок (пластівців) в камерах пластівцеутворення.

Як коагулянти застосовують сірчанокислий алюміній, сірчанокисле закисне залізо, поліоксихлорид алюмінію.

Процес коагуляції описується наступними хімічними реакціями

Al2 (SO4 )3 → 2Al3+ + 3SO4 2– .

Після введення у воду коагулянту катіони алюмінію взаємодіють із нею

Al3+ + 3H2 O = Al(OH)3 ↓+ 3H+ .

Катіони водню зв'язуються присутніми у воді бікарбонатами:

H+ + HCO3 - → CO2 + H2O.

у воду додають соду:

2H+ + CO3 -2 → H2O + CO2.

Процес освітлення можна інтенсифікувати за допомогою високомолекулярних флокулянтів (праестола, ВПК – 402), що вводяться у воду після змішувача.

Ретельне перемішування води, що очищається, з реагентами здійснюється в змішувачах різних конструкцій. Змішування реагентів з водою має бути швидким та здійснюватися протягом 1–2 хв. Застосовуються такі види змішувачів: дірчасті (рис. 1.8.2), перегородчасті (рис. 1.8.3) та вертикальні (вихрові) змішувачі.

+β h1

2bл

Рис. 1.8.2. Дірчастий змішувач

Рис. 1.8.3. Перегородчастий змішувач

Змішувач дірчастого типу застосовується на станціях обробки води продуктивністю до 1000 м3/год. Він виконується у вигляді залізобетонного лотка з вертикальними перегородками, встановленими перпендикулярно до руху води і забезпеченими отворами, розташованими в кілька рядів.

Перегородчастий змішувач застосовується на водоочисних станціях продуктивністю трохи більше 500–600 м3 /год. Змішувач складається з лотка із трьома поперечними вертикальними перегородками. У першій та третій перегородках влаштовують проходи для води, розміщені в центральній частині перегородок. У середній перегородці передбачені два бічні проходи для води, що примикають до

стінок лотка. Завдяки такій конструкції змішувача виникає турбулентність потоку води, що рухається, що забезпечує повне змішування реагенту з водою.

На станціях, де вода обробляється вапняним молоком, застосування дірчастих і перегородчастих змішувачів не рекомендується, так як швидкість руху води в цих змішувачах не забезпечує підтримки частинок вапна у зваженому стані, що при-

	дит до осадження перед перегородками.
	На водоочисних станціях най-
	більше застосування знайшли вертикаль-
	ні змішувачі (рис. 1.8.4). Змішувач
	цього типу може бути квадратного або
	круглого перерізу в плані, з пірами-
	далекою або конічною нижньою частиною.
	У перегородчастих камерах пластівці-
	освіти влаштовують ряд перегородок.
	док, які змушують воду міняти							Реагенти
	напрямок свого руху або в
	вертикальної, або горизонтальної
	площині, що і забезпечує необхо-
	димі перемішування води.		Рис. 1.8.4. Вертикальний (вих-
	Для перемішування води та забезпе-
			ревой) змішувач: 1 – подача
		більш повної агломерації	вихідної води; 2 – відведення води
	дрібних пластівців коагулянту у великі				із змішувача
	служать камери пластівництва. Їх

установка необхідна перед горизонтальними та вертикальними відстійниками. При горизонтальних відстійниках слід влаштовувати такі типи камер хлопьеобразования: перегородчасті, вихрові, вбудовані з шаром завислого осаду і лопатеві; при вертикальних відстійниках – вир.

Видалення завислих речовин із води (освітлення) здійснюється шляхом відстоювання її у відстійниках. У напрямку руху води відстійники бувають горизонтальні, радіальні та вертикальні.

Горизонтальний відстійник (рис. 1.8.5) є прямокутний у плані залізобетонний резервуар. У нижній частині є обсяг для накопичення осаду, який видаляється по каналу. Для ефективнішого видалення осаду дно відстійника виконують із ухилом. Вода, що обробляється, надходить через розподільний

лоток (або затоплений водозлив). Пройшовши через відстійник, вода збирається лотком або перфорованою (дірчастою) трубою. Останнім часом застосовують відстійники з розосередженим збором освітленої води, влаштовуючи спеціальні жолоби або перфоровані труби у верхній частині, що дозволяє збільшити продуктивність відстійників. Горизонтальні відстійники застосовують на очисних станціях продуктивністю понад 30 000 м3 на добу.

Різновидом горизонтальних відстійників є радіальні відстійники, що мають механізм для згрібання осаду в приямок, розташований у центрі споруди. З приямки осад відкачується насосами. Конструкція радіальних відстійників складніша, ніж горизонтальних. Застосовують їх для освітлення вод з великим вмістом завислих речовин (більше 2 г/л) та в системах оборотного водопостачання.

Вертикальні відстійники (мал. 1.8.6) круглої або квадратної форми у плані мають конічне або пірамідальне днище для накопичення осаду. Ці відстійники застосовують за умови попереднього коагулювання води. Камера хлопьеобразования, переважно вир, розташовується у центрі споруди. Освітлення води відбувається при висхідному її русі. Освітлена вода збирається кільцевими та радіальними лотками. Осад з вертикальних відстійників випускають під гідростатичним тиском води без виключення споруди з роботи. Вертикальні відстійники застосовують переважно при витратах 3000 м3/сут.

Освітлювачі зі зваженим шаром осаду призначені для попереднього освітлення води перед фільтруванням і лише за умови попереднього коагулювання.

Освітлювачі зі зваженим шаром осаду можуть бути різних типів. Одним з найбільш поширених є освітлювач коридорного типу (рис. 1.8.7), який є прямокутним у плані резервуаром, розділеним на три секції. Дві крайні секції є робочими камерами освітлювачами, а середня секція служить осадоущільнювачем. Вода, що освітлюється, подається біля дна освітлювача по дірчастих трубах і рівномірно розподіляється по площі освітлювача. Потім вона проходить через зважений шар осаду, освітлюється і по дірчастому лотку або трубі, розташованому на деякій відстані над поверхнею зваженого шару, відводиться на фільтри.

Для глибокого освітлення води застосовують фільтри, які здатні вловлювати з неї майже всі суспензії. Існують так

фільтри і для часткового очищення води. Залежно від природи та типу фільтруючого матеріалу розрізняють такі типи фільтрів: зернисті (фільтруючий шар – кварцовий пісок, антрацит, керамзит, горілі породи, гранодіарит, пінополістирол та ін.); сітчасті (фільтруючий шар - сітка з розміром осередків 20-60 мкм); тканинні (фільтруючий шар – бавовняні, лляні, сукняні, скляні або капронові тканини); намивальні (фільтруючий шар – деревне борошно, діатоміт, азбестова крихта та інші матеріали, що намиваються у вигляді тонкого шару на каркас із пористої кераміки, металевої сітки або синтетичної тканини).

Рис. 1.8.5. Горизонтальний відстійник: 1 - Подача вихідної води; 2 – відведення очищеної води; 3 – відведення осаду; 4 – розподільні кишені; 5 – розподільні ґрати; 6 – зона накопичення осаду;

7 – зона відстоювання

Рис. 1.8.6. Вертикальний відстійник: 1 – камера пластівництва; 2 – сегнетове колесо з насадками; 3 – гасник; 4 – подача вихідної води (зі змішувача); 5 – збірний жолоб вертикального відстійника; 6 – труба для відведення осаду із вертикального відстійника; 7 – відведення

води з відстійника

Зернисті фільтри застосовують для очищення господарсько-питної та технічної води від тонкодисперсної суспензії та колоїдів; сітчасті – для затримання грубодисперсних зважених та плаваючих частинок; тканинні – для очищення маломутних вод на станціях невеликої продуктивності.

Для очищення води в комунальному водопостачанні використовуються зернисті фільтри. Найважливішою характеристикою роботи фільтрів є швидкість фільтрування, залежно від якої фільтри поділяють на повільні (0,1-0,2), швидкі (5,5-12) і надшвидкі фільтрування.

Рис. 1.8.7. Коридорний освітлювач зі зваженим осадом з вертикальним осадоущільнювачем: 1 – коридори-освітлювачі; 2 – осадоущільнювач; 3 – подача вихідної води; 4 – збірні кишені для відведення освітленої води; 5 – відведення осаду з осадоущільнювача; 6 – відведення освітленої води з осадоущільнювача; 7 – осадоприймальні

вікна з козирками

Найбільшого поширення набули швидкі фільтри, у яких освітлюється попередньо коагульована вода (рис. 1.8.8).

Вода, що надходить на швидкі фільтри після відстійника або освітлювача, не повинна містити завислих речовин більше 12–25 мг/л, а після фільтрування мутність води не повинна перевищувати 1,5 мг/л

Контактні освітлювачі пристрою аналогічні швидким фільтрам і є їх різновидом. Освітлення води, засноване на явищі контактної коагуляції, відбувається під час руху її знизу нагору. Коагулянт вводять в воду, що обробляється безпосередньо перед її фільтруванням через піщане завантаження. За короткий час до початку фільтрування утворюються лише дрібні пластівці суспензії. Подальший процес коагуляції відбувається на зернах завантаження, до яких прилипають дрібні пластівці, що раніше утворилися. Цей процес, званий контактною коагуляцією, відбувається швидше, ніж звичайна коагуляція обсягом, і вимагає меншої кількості коагулянта. Контактні освітлювачі промивають шляхом

Знезараження води. У сучасних очисних спорудах знезараження води проводиться у всіх випадках, коли джерело водопостачання ненадійне з санітарної точки зору. Знезараження може бути здійснене хлоруванням, озонуванням та бактерицидним опроміненням.

Хлорування води.Спосіб хлорування є найпоширенішим способом знезараження води. Зазвичай для хлорування використовують рідкий або газоподібний хлор. Хлор має високу дезінфікуючу здатність, відносно стійок і тривалий час зберігає активність. Він легко дозується та контролюється. Хлор діє на органічні речовини, окислюючи їх, і на бактерії, які гинуть внаслідок окислення речовин, що входять до складу протоплазми клітин. Недоліком знезараження води хлором є утворення токсичних летких галогенорганічних сполук.

Одним із перспективних способів хлорування води є використання гіпохлориту натрію(NaClO), одержуваного електролізом 2-4% розчину кухонної солі.

Діоксид хлору (ClO2) дозволяє зменшити можливість утворення побічних хлорорганічних сполук. Бактерицидність діоксиду хлору вища ніж хлору. Особливо ефективний діоксид хлору при знезараженні води з високим вмістом органічних речовин та амонійних солей.

Залишкова концентрація хлору у питній воді не повинна перевищувати 0,3–0,5 мг/л

Взаємодія хлору з водою здійснюється у контактних резервуарах. Тривалість контакту хлору з водою до надходження її до споживачів має бути не менше ніж 0,5 год.

Бактерицидне опромінення. Бактерицидна властивість ультрафіолетових променів (УФ) обумовлена ​​дією на клітинний обмін і особливо на ферментні системи бактеріальної клітини, крім того, під дією УФ-випромінювання відбуваються фотохімічні реакції у структурі молекул ДНК та РНК, що призводять до їх незворотних ушкоджень. УФ-промені знищують не тільки вегетативні, а й спорові бактерії, тоді як хлор діє лише на вегетативні. До переваг УФ-випромінювання слід віднести відсутність будь-якого впливу на хімічний склад води.

Для знезараження води у такий спосіб її пропускають через установку, що складається з низки спеціальних камер, усередині яких розміщені ртутно-кварцові лампи, укладені в кварцові кожухи. Ртутно-кварцові лампи виділяють ультрафіолетове випромінювання. Продуктивність такої установки залежно від кількості камер становить 30...150 м3/год.

Експлуатаційні витрати на знезараження води опроміненням та хлоруванням приблизно однакові.

Однак слід зазначити, що при бактерицидному опроміненні води утруднений контроль ефекту знезараження, тоді як при хлоруванні цей контроль здійснюється просто за наявності залишкового хлору у воді. Крім цього цей спосіб неможливо використовувати для знезараження води з підвищеною каламутністю та кольоровістю.

Озонування води.Озон застосовується з метою глибокого очищення води та окислення специфічних органічних забруднень антропогенного походження (фенолів, нафтопродуктів, СПАР, амінів та ін.). Озон дозволяє поліпшити протікання процесів коагуляції, скоротити дозу хлору та коагулянту, зменшити концентрацію коагуляції.

цію ЛМР, підвищити якість питної води за мікробіологічними та органічними показниками.

Озон найбільш доцільно застосовувати спільно з сорбційним очищенням на активному вугіллі. Без озону в багатьох випадках неможливо отримати воду, що відповідає СанПіНу. Як основні продукти реакції озону з органічними речовинами називають такі сполуки, як формальдегід та ацетальдегід, вміст яких нормується у питній воді на рівні 0,05 та 0,25 мг/л відповідно.

Озонування засноване на властивості озону розкладатися у воді з утворенням атомарного кисню, що руйнує ферментні системи мікробних клітин та окислює деякі сполуки. Кількість озону, необхідне знезараження питної води, залежить від ступеня забруднення води і становить трохи більше 0,3–0,5 мг/л. Озон токсичний. Гранично допустиме утримання цього газу повітря виробничих приміщень 0,1 г/м3 .

Знезараження води озонуванням за санітарними та технічними нормами є найкращим, але порівняно дорогим. Установка для озонування води є складним і дорогим комплексом механізмів і обладнання. Істотним недоліком озонаторної установки є значне споживання електроенергії для отримання з повітря очищеного озону та подачі його в воду, що обробляється.

Озон, будучи найсильнішим окислювачем, може застосовуватися як для знезараження води, але й її знебарвлення, і навіть усунення присмаків і запахів.

Доза озону необхідна для знезараження чистої води не перевищує 1 мг/л, для окислення органічних речовин при знебарвленні води – 4 мг/л.

Тривалість контакту знезаражуваної води з озоном становить приблизно 5 хв.

Перед тим як потрапити в міські водопровідні мережі та в крани споживачів, вода проходить ретельне попереднє очищення. Для приведення її в стан питної встановлюються станції водопідготовки, які дозволяють усунути всі шкідливі домішки, сміття, небезпечні для здоров'я хімічні елементи. Однак навіть найвищі технології не є гарантією чистоти, тому нерідко використовуються додаткові домашні фільтри.

Особливості пристрою та види

Більшість міських жителів не задоволені якістю води, що подається через водні магістралі у крани. Причому у різних регіонах хімічний склад рідини та наявність у ній домішок різняться. Хтось відзначає підвищену жорсткість, хтось – білий осад через крейду, а іноді відчувається добре вловимий запах цвілі чи інших незрозумілих речовин. Вирішенням проблеми в більшості випадків стає монтаж накопичувальних або проточних фільтрів.

Насправді перед тим, як потрапити до безпосередніх споживачів, жителів населених пунктів, на промислові та інші об'єкти, вода проходить ретельне очищення. Процедура, під час якої вона приводиться у відповідність до санітарних норм, називається водопідготовка. Питна вода на станції подається їх природних водойм, сховищ, каналів. Процес її обробки залежить від подальшого використання: питво, побутове використання, полив чи технічні потреби.

В окремих населених пунктах чи регіонах функціонують муніципальні станції хімводоочищення. Це великі об'єкти стаціонарного типу чи мобільні комплекси, представлені контейнерними, модульними та блоковими системами.

Конструктивний пристрій для кожної установки залежить від того, від чого необхідно очистити воду. За методом фільтрації розрізняють такі види станцій:

• хімічні - передбачають обробку реагентами (хлор або озон), щоб нейтралізувати всі неорганічні домішки (у такий спосіб видаляються сульфати, ціаністі речовини, залізо, нітрати, марганець);
• механічні (фізичні) - пропускають потоки через фільтруючі системи мембранного або сітчастого типу для утримання та відсіювання сторонніх частинок (бактерії, суспензії, солі важких металів);
• біологічні - передбачають введення в рідину спеціальних мікроорганізмів, які знищують шкідливу та небезпечну органіку (спосіб актуальний для знезараження стічних вод);
• фізико-хімічні - застосовуються на промислових об'єктах та великих станціях підготовки води;
• ультрафіолетові - призначені для знищення патогенної мікрофлори та бактерій.

Всі системи класифікуються також на побутові та промислові, різняться за продуктивністю та принципом роботи. На багатьох міських об'єктах встановлюються кілька фільтруючих систем, виконують різні функції одночасно.

Принцип дії

По дорозі з водойми до квартири потоки води проходять кілька етапів очищення. Однак не варто бути впевненим у тому, що вона стає ідеально чистою і безпечною. У літню спеку кількість шкідливих бактерій та мікроорганізмів суттєво збільшується. Саме через вживання води з-під крана відзначається сплеск кишкових захворювань та отруєнь. У морозну погоду кількість патогенної мікрофлори значно скорочується, але не можна списувати з рахунків людський фактор та недбалість працівників водоочисних підприємств, зношеність обладнання та інші проблеми.

Стандартна процедура на станції водоочищення відбувається у кілька етапів:

• механічна обробка - спочатку з рідини потрібно прибрати тверді, нерозчинні частинки, домішки у вигляді мулу, піску, трави та водоростей, а також сміття та залишків життєдіяльності людини;
• аерація - процес розчинення газів, що містяться, окислення заліза (здійснюється аераційною колоною і спеціальним компресором);
• знезалізнення - найбільш складний і тривалий етап, де використовується дренажно-розподільний пристрій з блоком автоматичного керування (в корпус засипається зернистий матеріал, на якому і окислюється залізо спочатку з двовалентного в тривалентне, а після випадає в осад);
• пом'якшення - видалення з води солей магній та кальцію, які роблять її жорсткою (використовується регенеруючий розчин солі та іонообмінні смоли).

Завершальним етапом є пропуск через вугільні фільтри. Вони дозволяють поліпшити колір і запах води, роблять смак приємнішим.

Обов'язковою процедурою на будь-якій станції водопідготовки є знезараження - знищення бактеріологічних забруднювачів . Як реагенти застосовуються хлорабо ультрафіолетові стерилізувальні установки. Однак у першому випадку потрібна додаткова процедура з позбавлення від залишків хлору, які вкрай небезпечні для здоров'я.

Ультрафіолетові промені вважаються безпечнішими. Вони здатні проникати в кожну клітину мікроорганізмів, руйнувати їх та повністю знищувати. Таким чином, досягається максимальний знезаражуючий ефект. У більшості міст все ж таки перевага віддається промиванню внутрішньоміських мереж хлором. Про це свідчить характерний запах, що періодично з'являється, протягом декількох днів з періодичністю 2 рази на рік.

Технічне оснащення міських мереж

Стаціонарні станції є величезні майданчики з численними вузлами та механізмами. Сучасне обладнання функціонує повністю в автоматичному режимі, тому присутність людини у процесі зведено до мінімуму. Стандартна комплектація пристроїв включає:

• основний резервуар для прийому рідини - сюди вона надходить через комунальні канали для первинного накопичення та грубого первинного очищення;
• насоси – агрегати, що забезпечують подальше переміщення води на робочі підстанції;
• змішувачі - інтегровані в систему вихрові установки, які відповідають за рівномірний розподіл коагулянтів, що додаються, по всій масі (швидкість в межах 1,2 м/с);
• фільтри – спеціальні пристосування у вигляді сорбційних мембран;
• знезаражуючий вузол - сучасні системи, що на 95% змінюють якісний склад.

Існує кілька різновидів станцій. Найбільш примітивні є конструкції блокового типу із замкнутими системами, які функціонують за принципом насосного обладнання.

Найсучасніші установки - це комплексні, модульні, багатоступінчасті споруди, які включають і знезараження, і фільтрацію, інші стадії, і оснащені розподільними каналами висновки. Важливою особливістю таких систем є можливість їхньої інтеграції у великі індустріальні об'єкти, а також зміна набору модулів та комплектуючих.

Ще один різновид - спеціалізовані, вузьконаправлені станції, які виконують лише знищення бактерій, грибків, водоростей.

При виборі обладнання необхідно орієнтуватися на різні критерії. Наприклад, в домашніх умовах достатніми є установки з пропускною здатністю 2-3 м3/годину. Для промислових об'єктів цей показник повинен розраховуватися із добової потреби та складати до 1 тис. м3/годину. Оптимальним тиском вважається діапазон від 6 до 10 бар для великих гідрологічних вузлів, для побутових потреб – визначається індивідуально.

Необхідність застосування

Після використання водопровідної води, яка пройшла очищення у міських стаціонарних спорудах, нерідко спостерігається наліт, наприклад, у чайнику, на раковинах чи пральній машині. Це легкий вапняний наліт, який необхідно регулярно чистити, щоб він не перетворився на вапняний камінь. Вживати воду такої якості є небезпечним для здоров'я, оскільки рано чи пізно це призводить до утворення каменів у нирках. Страждає від такого складу рідини та побутова техніка. Пральні та посудомийні машини швидко виходять з ладу, коли на нагрівальних елементах регулярно утворюється накип.

Це далеко не всі проблеми, що виникають внаслідок використання води низької якості у побутових умовах. Тому виникають додаткові витрати, пов'язані із встановленням очисних міні-станцій у своєму будинку чи квартирі.

Одна із сфер застосування установок водопідготовки – підприємства з виробництва пива. Тут до рідини пред'являються дуже суворі вимоги, вона є основною сировиною. Для отримання 1 літра хмільного напою потрібно 20 літрів води. Саме від її якості залежить смак готового продукту, його стійкість, м'якість та процес бродіння.

Основні методи покращення якості природної води та склад споруд залежать від якості води в джерелі, від призначення водопроводу. До основних методів очищення води відносяться:

1. освітлення, яке досягається шляхом відстоювання води у відстійнику або освітлювачах для осадження зважених частинок, що знаходяться у воді, та фільтруванням води через матеріал, що фільтрує;

2. знезараження(Дезінфекція) для знищення хвороботворних бактерій;

3. пом'якшення– зменшення у воді солей кальцію та магнію;

4. спеціальне оброблення води- Знесолення (опреснювання), знезалізнення, стабілізація - застосовують, в основному для виробничих цілей.

Схема споруд для підготовки питної води із застосуванням відстійника та фільтра показана на рис. 1.8.

Очищення природної води для питних цілей складається з наступних заходів: коагулювання, освітлення, фільтрування, знезараження за допомогою хлорування.

Коагулюваннявикористовується для прискорення процесу осадження завислих речовин. Для цього у воду додають хімічні реагенти, так звані коагулянти, які вступають у реакцію з солями, що знаходяться у воді, сприяючи осадженню зважених і колоїдних частинок. Розчин коагулянту готується та дозується на установках, званих реагентним господарством. Коагулювання є дуже складним процесом. В основному коагулянти укрупнюють завислі речовини шляхом їх злипання. Як коагулянт у воду вводять солі алюмінію або заліза. Найчастіше використовують сірчанокислий алюміній Al2(SO4)3, залізний купорос FeSO4, хлорне залізо FeCl3. Їхня кількість залежить від рН води (активна реакція води рН визначається концентрацією водневих іонів: рН=7 середа нейтральна, рН>7-кисла, рН<7-щелочная). Доза коагулянта зависит от мутности и цветности воды и определяется согласно СНиП РК 04.01.02.–2001 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Для коагулирования используют мокрый способ дозирования реагентов. Коагулянт вводят в воду уже растворенный. Для этого имеется растворный бак, два расходных бака, где готовится раствор определенной концентрации путем добавления воды. Готовый раствор коагулянта подается в дозировочный бачок, имеющий поплавковый клапан, поддерживающий постоянный уровень воды. Затем из него раствор подается в смесители.

Рис. 1.8. Схеми станцій водопідготовки: з камерою утворення пластівців, відстійниками та фільтрами (А); з освітлювачем зі зваженим осадом та фільтрами (Б)

1 – насос першого підйому; 2 – реагентний цех; 3 – змішувач; 4 - камерахлоп'єутворення; 5 – відстійник; 6 – фільтр; 7 – трубопровід для входу хлору; 8 – резервуар очищеної води; 9 – насос другого підйому; 10 – освітлювач зі зваженим осадом

Для прискорення процесу коагулювання вводять флокулянти: поліакриламід, кремнекислоту. Найбільш поширені такі конструкції змішувачів: перегородчасті, дірчасті та вихрові. Процес змішування повинен проходити до утворення пластівців, тому перебування води у змішувачі трохи більше 2 хвилин. Змішувач перегородковий - лоток з перегородками під кутом 45 °. Вода кілька разів змінює свій напрямок, утворюючи інтенсивні завихрення, та сприяє перемішуванню коагулянту. Дірчасті змішувачі - в поперечних перегородках є отвори, вода, проходячи через них, також утворює завихрення, сприяючи перемішування коагулянту. Вихрові змішувачі – вертикальні змішувачі, де перемішування відбувається за рахунок турбулізації вертикального потоку.

Зі змішувача вода надходить у камеру пластівцеутворення (камера реакцій). Тут вона знаходиться 10-40 хвилин для отримання великих пластівців. Швидкість руху в камері така, що не відбувається випадання пластівців та їх руйнування.

Розрізняють камери пластівеобразования: вир, перегородчасті, лопатеві, вихрові залежно від способу перемішування. Перегородчасті – залізобетонний резервуар поділяється перегородками (поздовжніми) на коридори. Вода проходить ними зі швидкістю 0,2 – 0,3 м/с. Число коридорів залежить від каламутності води. Лопатеві – з вертикальним або горизонтальним розташуванням валу мішалок. Вихрові – резервуар у вигляді гідроциклону (конічні, що розширюються догори). Вода надходить знизу і рухається з швидкістю, що зменшується, від 0,7 м/с до 4 – 5 мм/с, при цьому периферійні шари води втягуються в основний, створюється вихровий рух, що сприяє хорошому перемішуванню і пластівцевутворенню. З камери пластів'я вода вода надходить у відстійник або освітлювачі для освітлення.

Освітлення- Це процес виділення з води завислих речовин при її русі з малими швидкостями через спеціальні споруди: відстійники, освітлювачі. Осадження часток відбувається під впливом сили тяжкості, т.к. питома вага часток більша за питому вагу води. Джерела водопостачання мають різний вміст завислих частинок, тобто. мають різну каламутність, отже, тривалість освітлення буде різною.

Розрізняють відстійники горизонтальні, вертикальні та радіальні.

Горизонтальні відстійники використовуються при продуктивності станції більше 30000 м 3 /добу, являють собою прямокутний резервуар зі зворотним ухилом дна для видалення осаду шляхом зворотного промивання. Подача води здійснюється із торця. Щодо рівномірний рух досягається влаштуванням дірчастих перегородок, водозливів, збірних кишень, жолобів. Відстійник може бути двосекційним при ширині секції не більше 6 м. Час відстоювання - 4 години.

Вертикальні відстійники – за умови продуктивності станції очищення до 3000 м 3 /сут. У центрі відстійника є труба, куди подається вода. Відстійник круглий або квадратний у плані з конічним дном (a = 50-70 °). По трубі вода опускається донизу відстійника, а потім піднімається вгору з малою швидкістю в робочу частину відстійника, де через водозлив збирається в круговому лотку. Швидкість висхідного потоку 0,5 – 0,75 мм/с, тобто. вона повинна бути меншою за швидкість осадження зважених частинок. При цьому діаметр відстійника трохи більше 10 м, відношення діаметра відстійника до висоті осадження дорівнює 1,5. Число відстійників не менше 2-х. Іноді відстійник поєднують з камерою пластівця, яка розташовується замість центральної труби. У цьому випадку вода надходить із сопла по дотичній зі швидкістю 2 – 3 м/с, створюючи умови для пластівництва. Для гасіння обертального руху в нижній частині відстійника влаштовують ґрати. Час відстоювання у вертикальних відстійниках – 2 години.

Радіальні відстійники – це круглі резервуари з малоконічним дном, що застосовуються у промисловому водопостачанні, при високому вмісті завислих частинок при продуктивності понад 40000 м 3 /сут.

Вода подається в центр, а потім рухається у радіальному напрямку до збірного лотка по периферії відстійника, з якого відводиться трубою. Освітлення також відбувається за рахунок створення малих швидкостей руху. Відстійники мають невелику глибину 3-5 м у центрі, 1,5-3 м на периферії, діаметр 20-60 м. Осад видаляють механізованим способом, скребками, не припиняючи роботу відстійника.

Освітлювачі.Процес освітлення у них відбувається інтенсивніше, т.к. вода після коагулювання проходить через шар завислого осаду, який підтримується в такому стані струмом води (рис. 1.9).

Частинки зваженого осаду сприяють більшому укрупненню пластівців коагулянту. Великі пластівці можуть затримати більше завислих частинок в освітлюваній воді. Такий принцип покладено основою роботи освітлювачів з виваженим осадом. Освітлювачі при рівних обсягах з відстійниками мають більшу продуктивність, вимагають менше коагулянту. Для видалення повітря, яке може змучувати зважений осад, вода попередньо спрямовується в повітровідділювач. У освітлювач коридорного типу вода, що освітлюється, подається по трубі знизу і розподіляється дірчастими трубами в бічних відсіках (коридорах) в нижній частині.

Швидкість висхідного потоку в робочій частині повинна бути 1-1,2 мм/с, щоб пластівці коагулянту перебували у зваженому стані. При проходженні через шар зваженого осаду зважені частки затримуються, висота зваженого осаду 2 – 2,5 м. Ступінь освітлення вищий, ніж у відстійнику. Вище робочої частини знаходиться захисна зона, де зваженого осаду немає. Потім освітлена вода потрапляє у збірний лоток, з якого трубопроводом подається на фільтр. Висота робочої частини (зони освітлення) – 1,5-2 м-коду.

Фільтрування води.Після освітлення вода фільтрується, для цього використовують фільтри, що мають шар дрібнозернистого матеріалу, що фільтрує, в якому при проходженні води затримуються частинки дрібної суспензії. Фільтруючий матеріал – кварцовий пісок, гравій, подрібнений антрацит. Фільтри бувають швидкі, надшвидкісні, повільні: швидкі працюють з коагулюванням; повільні – без коагулювання; надшвидкісні - з коагулюванням і без.

Розрізняють фільтри напірні (надшвидкісні), безнапірні (швидкі та повільні). У напірних фільтрах вода через шар фільтра проходить під тиском, створюваним насосами. У безнапірних - під натиском, створеним різницею відміток води у фільтрі та на виході з нього.

Рис. 1.9. Освітлювач із зваженим осадом коридорного типу

1 – робоча камера; 2 – осадоущільнювач; 3 – вікна прикриті козирками; 4 – трубопроводи для подачі освітлюваної води; 5 – трубопроводи для випуску осаду; 6 – трубопроводи для відбору води з осадоущільнювача; 7 – засувка; 8 – ринви; 9 – збірний лоток

У відкритих (безнапірних) швидких фільтрах вода подається з торця в кишеню і проходить зверху вниз через шар фільтра і шар гравію, що підтримує, потім через дірчасте дно надходить в дренаж, звідти по трубопроводу в резервуар чистої води. Промивання фільтра проходить зворотним струмом через відвідний трубопровід знизу вгору, вода збирається в промивних жолобах, потім відводиться в каналізацію. Товщина фільтрового завантаження залежить від крупності піску та приймається 0,7 – 2 м. Розрахункова швидкість фільтрування – 5,5-10 м/год. Час промивання – 5-8 хвилин. Призначення дренажу – рівномірне відведення профільтрованої води. Зараз використовують двошарові фільтри, завантажують спочатку (згори донизу) дроблений антрацит (400 – 500 мм), потім пісок (600 – 700 мм), що підтримує гравійний шар (650 мм). Останній шар служить для запобігання вимиванню фільтрового завантаження.

Крім однопотокового фільтра (про який вже сказано), використовують двопотокові, в яких подача води здійснюється двома потоками: зверху та знизу, відведення профільтрованої води по одній трубі. Швидкість фільтрування – 12 м/година. Продуктивність двопотокового фільтра в 2 рази більша за однопотоковий.

Знезараження води.При відстоюванні та фільтруванні затримується більшість бактерій до 95%. Бактерії, що залишилися, знищуються в результаті знезараження.

Знезараження води досягається такими способами:

1. Хлорування проводять рідким хлором та хлорним вапном. Ефект хлорування досягається при інтенсивності перемішування хлору з водою у трубопроводі або спеціальному резервуарі протягом 30 хвилин. На 1 л фільтрованої води вводять 2-3 мг хлору, але в 1л нефільтрованої води – 6 мг хлору. Вода, що надходить споживачу, повинна містити 0,3 – 0,5 мг хлору на 1 л, так званий залишковий хлор. Зазвичай використовують подвійне хлорування: до та після фільтрування.

Дозують хлор у спеціальних хлораторах, які бувають напірні та вакуумні. Напірні хлоратори мають недолік: рідкий хлор знаходиться під тиском вище за атмосферний, тому можливі витоки газу, який отруйний; вакуумні – немає цього недоліку. Хлор доставляється у зрідженому вигляді у балонах, з нього хлор переливають у проміжний, де він переходить у газоподібний стан. Газ надходить у хлоратор, де розчиняється у водопровідній воді, утворюючи хлорну воду, яка потім вводиться в трубопровід, що транспортує воду, призначену для хлорування. У разі підвищення дози хлору у воді залишається неприємний запах, таку воду треба дехлорувати.

2. Озонування – це знезараження води озоном (окислення бактерії атомарним киснем, одержуваним при розщепленні озону). Озон усуває кольоровість, запахи та присмаки води. Для знезараження 1л підземних джерел необхідно 0,75 – 1 мг озону, 1 л фільтрованої води поверхневих джерел – 1-3 мг озону.

3. Ультрафіолетове опромінення виробляють за допомогою ультрафіолетового проміння. Цей спосіб використовують для знезараження підземних джерел з невеликими витратами та фільтрованої води поверхневих джерел. Як джерела випромінювання служать ртутно-кварцові лампи високого та низького тиску. Розрізняють напірні установки, які встановлюють у напірних трубопроводах, безнапірні – на горизонтальних трубопроводах та спеціальних каналах. Ефект знезараження залежить від тривалості та інтенсивності випромінювання. Цей метод не застосовується для води високої каламутності.

Водопровідна мережа

Водопровідні мережі поділяються на магістральні та розподільні. Магістральні транспортують транзитні маси води до об'єктів споживання, розподільні підводять воду з магістралей до окремих будівель.

При трасуванні водопровідних мереж слід враховувати планування об'єкта водопостачання, розміщення споживачів, рельєф місцевості.

Рис. 1.10. Схеми водопровідних мереж

а - розгалужена (тупикова); б – кільцева

За контуром у плані водопровідні мережі розрізняють: тупикові та кільцеві.

Тупикові мережі використовують для об'єктів водопостачання, які допускають перерву в подачі води (рис. 1.10, а). Кільцеві мережі найнадійніші у роботі, т.к. у разі аварії на одній із ліній споживачі будуть забезпечуватись водою по іншій лінії (рис. 1.10, б). Протипожежні водопровідні мережі обов'язково мають бути кільцевими.

Для зовнішнього водопроводу використовують чавунні, сталеві, залізобетонні, азбестоцементні, поліетиленові труби.

Чавунні трубиз антикорозійним покриттям довговічні та застосовуються широко. Недолік – поганий опір динамічним навантаженням. Чавунні труби – розтрубні, діаметром 50 – 1200 мм при довжині 2 – 7 м. Від корозії труби асфальтують зсередини та зовні. Закладку стиків виконують просмоленою пасмою за допомогою конопатки, потім стик закладають азбестоцементом з ущільненням за допомогою молотка та карбування.

Сталеві трубидіаметром 200 – 1400 мм застосовують при укладанні водоводів та розподільних мереж при тиску більше 10 атм. Сталеві труби з'єднують за допомогою зварювання. Водогазопровідні – на муфтах з різьбленням. Зовні покриваються сталеві труби бітумною мастикою або крафт-папером в 1 – 3 шари. За способом виготовлення труби розрізняють: зварні прямошовні труби діаметром 400 – 1400 мм, довжиною 5 – 6 м; безшовні (гарячекатані) діаметром 200 – 800 мм.

Азбестоцементні трубивипускають діаметром 50 - 500 мм, довжиною 3 - 4 м. Перевага - діелектричність (не піддаються дії блукаючих електричних струмів). Недолік: зазнають механічних впливів, пов'язаних з динамічними навантаженнями. Тому потрібно бути обережними при транспортуванні. З'єднання – муфтове з гумовими кільцями.

Залізобетонні труби діаметром 500 – 1600 мм використовуються як водоводи, з'єднання – пальцеве.

Поліетиленові труби стійки проти корозії, міцні, довговічні, мають менший гідравлічний опір. Нестача – великий коефіцієнт лінійного розширення. При виборі матеріалу труб слід враховувати умови проектування, кліматичні дані. На водопровідних мережах для нормальної експлуатації встановлюють арматуру: запірно-регулюючу (засувки, вентилі), водорозбірну (колонки, крани, гідранти), запобіжну (зворотні клапани, повітряні вантузи). У місцях встановлення фасонних частин та арматури влаштовують оглядові колодязі. Водопровідні колодязі на мережах влаштовують із збірного залізобетону.

Розрахунок водопровідної мережі полягає у встановленні діаметра труб, достатньому для пропуску розрахункових витрат, та визначенні втрат напору в них. Глибина закладання водопровідних труб залежить від глибини промерзання ґрунту, матеріалу труб. Глибина закладання труб (до низу труби) повинна бути на 0,5 м нижче за розрахункову глибину промерзання грунту в даному кліматичному регіоні.