И сооружений систем водоснабжения

ЗСО источника водоснабжения в месте забора воды состоит из трех поясов: первого – строго режима; второго и третьего – режимов ограничения.

Границы первого пояса ЗСО поверхностного источника ограничивают источник в месте забора воды и площадку, занимаемою водозаборами (ВЗ), насосными станциями (НС), очистными сооружениями (ОС) и резервуарами чистой воды (РЧВ). Он охватывает акваторию рек и подводящих каналов не менее чем на 200 м от ВЗ вверх по течению и 100 м вниз по течению. По прилегающему берегу граница пояса проходит на расстоянии не менее чем 100 м от линии уреза воды при максимальном уровне. При ширине реки или канала до 100 м в первый пояс охраны входит часть противоположного берега (по отношению к водозабору) шириной 50 м от уреза воды, при большей ширине – акватория шириной не менее 100 м.

ЗСО для водохранилищ и озер охватывается границей, проходящей на расстоянии 100 м от ВЗ по акватории источника во всех направлениях, а по прилегающему к ВЗ берегу – на расстоянии не менее 100 м от уреза воды. Если ВЗ ковшового типа, то в границы входит вся площадь ковша и территория вокруг него полосой не менее 100 м.

Для подземных источников границы проходит в радиусе 30 м от ВЗ, если источник надежно защищен; в противном случае – в радиусе 50 м. Для инфильтрационных ВЗ-ов в эти границы включается прибрежная территория между ВЗ и поверхностным источником, если расстояние между ними менее 150 м. Для подрусловых ВЗ-ов границы первого пояса назначаются так же, как для поверхностных источников.

Территория первого пояса должна быть спланирована, озеленена и огорожена, а на акватории поверхностных источников поставлены предупреждающие знаки. В этих границах запрещены:

– все виды строительства, не связанные с основным производством;

– купание, водопой и выпас скота, ловля рыбы, стирка белья, применение удобрений и ядохимикатов, рубка леса.

Второй пояс ЗСО охватывает территорию по обеим сторонам реки на расстоянии 500 – 1000 м от уреза воды. Граница вниз по течению реки – не менее 250 м от ВЗ. Вверх по течению – исходя из пробега воды до ВЗ в течение 3 – 5 суток при среднемесячном расходе воды 95 %-ной обеспеченности. На судоходных реках и каналах в границы второго пояса включают акваторию, прилегающую к ВЗ в пределах фарватера.

Для водоемов граница второго пояса – в радиусе 3 –5 км по всей их акватории. Боковая граница – как на реках.

Для подземных источников расстояние от ВЗ до границы второго пояса должно быть не меньше расстояния, за время прохождения которого подземными водами в них гибнут микробные загрязнения. Оно определяется гидродинамическими расчетами исходя из времени, достаточно для гибели микроорганизмов 100 … 400 суток.

На территории второго пояса санитарной охраны разрешается отводить земли для строительства и благоустройства населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объектов, оздоровительных учреждений при условии строгого соблюдения санитарно-гигиенических норм.

Во втором поясе запрещается загрязнение территории, размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов, удобрений, накопителей и других объектов, которые могут привести к химическому загрязнению водоемов. Не допускается устройство полей фильтрации, орошение сельхозугодий и т.п., что может вызвать микробное загрязнение источников водоснабжения.

Границы третьего пояса ЗСО поверхностного источника водоснабжения должны быть вверх и вниз по течению реки или во все стороны по акватории водоема такими же, как для второго пояса, а боковые границы проходят по водоразделу, но не более 3…5 км от водотока или водоема.

Третий пояс служит для защиты подземных вод от химических загрязнений. Его границы определяются гидродинамическими расчетами исходя из условия, что химические загрязнения, попавшие в водоносный горизонт, достигнут ВЗ не ранее 25…30 лет (проектный срок эксплуатации водозабора).

На территории третьего пояса, в отличие от второго, допускаются лесозаготовительные работы. На каналах и водохранилищах должны проводиться работы по очистке дна от отложений и растительности.

КОАГУЛЯЦИЯ

Процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов (потеря агрегативной устойчивости) с последующей потерей кинетической устойчивости называется коагуляцией.

Коагуляция коллоидных растворов может быть вызвана различными факторами: 1) прибавлением электролитов; 2) нагреванием или замораживанием; 3) механическим воздействием; 4) высокочастотными колебаниями; 5) ультрацентрифугированием.

Наиболее важным и изученным фактором коагуляции является действие электролитов.

Установлен ряд эмпирических закономерностей воздействия электролитов, которые известны под названием правил коагуляции.

Любые электролиты могут вызвать коагуляцию, однако заметное воздействие они оказывают при достижении определенной концентрации.

Минимальная концентрация электролита, которая вызывает коагуляцию, получила название порога коагуляции; он обычно обозначается буквой у и выражается в моль/м3.

Значения порога коагуляции различными электролитами для двух золей

Очень часто началу коагуляции соответствует снижение дзета-потенциала до критического значения (около 0,03 В).

В осадках, получаемых при коагуляции электролитами, всегда присутствуют ионы, вызывающие ее; например, при коагуляции золя сульфита мышьяка, частицы которого имеют отрицательный заряд, хлоридом бария в осадке содержится некоторое число ионов Ва2+.

Совместное действие электролитов при коагуляции.

При коагуляции золей смесями электролитов они очень редко действуют независимо, иначе говоря, аддитивного действия не наблюдается: чаще происходит как бы противодействие их друг другу (антагонизм) либо усиление коагулирующего действия (синергизм).

127 оно характеризуется прямой /, соединяющей значения порогов коагуляции YI и Y2 каждым электролитом.Электролиты как бы усиливают действие каждого из них, и для коагуляции золя их требуется меньше, чем по правилу аддитивности.Взаимная коагуляция золей.Еще в прошлом веке было обнаружено, что при взаимодействии золей с разноименными знаками зарядов частиц происходит коагуляция.Деря-гиным было доказано, что возможен и другой механизм взаимной коагуляции.Экспериментами было установлено, что взаимная коагуляция коллоидных систем может наблюдаться и тогда, когда частицы обоих золей несут электрический заряд одного и того же знака.Взаимная коагуляция золей широко распространена в природе и играет важную роль в ряде технологических процессов.Ионы солей морской воды адсорбируются на заряженных частицах коллоидов речной воды, в результате чего происходит их коагуляция.

Для интенсификации процессов осаждения и флотации применяют коагулянты и флокулянты.

Приготовление и дозирование коагулянтов производят в виде растворов или суспензий. Растворение коагулянтов осуществляют в баках (не менее двух). Концентрация раствора коагулянта в растворных баках должна составлять 10—17%. Продолжительность растворения при температуре воды 10 "С принимают равной 10—12 ч. Для перемешивания подают сжатый воздух в количестве 8—10 л/(м • с). Воздух подают через перфорированные трубы с отверстиями размером 3—4 мм. Скорость движения воздуха в трубах равна 10—15 м/с, а при выходе из отверстий — 20—30 м/с. В нижней части баки имеют наклон 45—50°. Для опорожнения баков и сброса осадка предусматривают трубопроводы диаметром не менее 150 мм.

Концентрированные растворы коагулянтов перемешивают с водой в расходных баках лопастными мешалками, воздухом или циркуляционными насосами. Диаметр лопасти равен 0,4—0,45 диаметра бака, частота вращения 20—30 мин""1. Интенсивность подачи воздуха 3-5 л/(м2 • с). Смесители. Для смешивания сточной воды с коагулянтом применяют смесители: дырчатые, перегородчатые, вертикальные и с лопастными мешалками. бой железобетонный или металлический лоток с дырчатыми перегородками. Расстояние между перегородками принимают равным ширине лотка. Диаметр отверстий 20—100 мм. Перегородчатый смеситель представляет собой лоток с перегородками, имеющими проемы. Расстояние между проема­ми равно двойной ширине лотка. Вертикальный смеситель представляет собой цилиндр с коническим днищем. Перемешивание в нем достигается изме­нением скорости движения в конической части. Камеры хлопьеобразования. Назначение камер — обеспечить образование хлопьев коагулянта. Используются следующие камеры: перегородчатые, вихревые, водоворотные и с мешалками. Перегородчатая камера представляет собой резервуар, разделенный перегородками на 8—10 коридоров. Ширина ко­ридора не менее 0,7 м. Скорость движения воды в камере 0,2— 0,3 м/с. Зная расход воды и время пребывания ее в камере, определяют объем камеры. Вихревые камеры. Скорость движения воды в нижней конической части 0,7 м/с; в верхнем сечении 4—5 мм/с. Время пребывания воды в камере 6—10 мин. Размеры камеры определяют так же, как и размеры вихревого смесителя. Водоворотные камеры конструктивно объединяют с вертикальными отстойниками. Время пребывания воды в камере принимают равным тк = 15+20 мин, а время осаждения хос = 1 ч. Скорость выхода воды из сопла ис = 2+ -8-3 м/с. Высота камеры хлопьеобразования Нкх = 3,6+4 м.

ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ ВОД И ВОДОПОДГОТОВКА

— комплекс физ., хим. и биологич. процессов для снижения содержания в воде вредных примесей и обогащения ее недостающими инградиен-тами, чтобы сделать ее пригодной для хоз.-питьевого, пром. или с.-х. использования. В поверхностных и подземных природных водах обычно присутствуют во взвеш. состоянии песчаные и глинистые частицы, ил, планктон, коллоиды органич. и минер. происхождения, в т.ч.: гуматы, кремне-кислота, гидроксид трехвалентного железа; в истиннораствор. состоянии — минер. соли натрия, магния, кальция, фтора, двухвалентного железа, хлориды, сульфаты, бикарбонаты и др. В воде нередко присутствуют также антропогенные загрязнения: соединения азота, фосфора, нефтепродукты, пестициды, СПАВ, токсичные вещества: мышьяк, стронций, бериллий, тяжелые металлы. Обычно в воде обнаруживаются также бактерии и вирусы. Раствор, в воде газы — кислород, диоксид углерода, сероводород — интенсифицируют процессы коррозии металлич. трубопроводов и оборудования. После хлорирования цветных вод, а также вод, загрязн. нефтепродуктами и планктоном, образуются канцерог. хлорорганич. соединения (XJIOL роформ). В ряде случаев в воде обнаруживается метан, что иногда является взрывоопасным.

Для очистки природной воды применяют реагентные и безреагентные методы. Безреагентные с медленными фильтрами отличаются простотой устройства и эксплуатации, дают значит, меньше отходов, загрязняющих окружающую среду, но имеют ограничения по цветности и мутности исходной воды. Методы обработки воды с применением реагентов (со скорыми фильтрами) интенсивнее и эффективнее. С использованием реагентов фильтрование осуществляется со скоростью 5—

15 м/ч и выше, без реагентов (медленное фильтрование) — 0,1—0,2 м/ч. Реагентные методы очистки воды можно разделить на двухступенчатые (коагуляция — осветление — фильтрование) и одноступенчатые (контактная коагуляция — прямоточное фильтрование). Аппаратное оформление двухступенчатой схемы очистки: смесители — камеры хлопьеобразо-вания — отстойники (осветлители, флотаторы) — скорые фильтры.

Качество воды определяется наличием в ней различных веществ неорганического и органического происхождения, а также микроорганизмов. Примеси могут содержаться в воде в различном состоянии:

а) во взвешенном — в виде отдельных частиц (грубодисперсная взвесь);

б) в коллоидном; в) в растворенном.

Рассмотрим основные свойства воды природных источников, указывая попутно их значение для различных потребителей и требования к отдельным качественным характеристикам воды.

Содержание взвешенных веществ. Мутность. Количественное содержание взвешенных веществ в воде может быть определено или непосредственно — весовым способом, или косвенно — путем определения мутности (или прозрачности) воды.