Головні спорудження водопроводу

В обраному для водозабору місці встановлюється забірна труба, з якої й починається водопровід. Одним кінцем забірна труба перебуває у водоймі, а іншим повідомляється з береговим водоприймальним колодязем. Прийомний отвір труби повинний розташовуватися можливо далі від берега на відстані 1 м від поверхні води й дна, щоб попередити небезпеку безпосереднього забруднення води в місці її забору. По забірній трубі вода самопливом надходить у водоприймальний колодязь, звідки за допомогою насосів насосної станції першого підйому подається на очисні спорудження, потім у резервуар чистої води: Населенню вода подається з резервуара чистої води за допомогою насосів насосної станції другого підйому, які направляють воду у водонапірну башту або безпосередньо в трубопроводи, а потім у розводящу водогінну мережу до місць споживання

Способи очищення й знезаражування води

Відкриті водойми, використовувані для централізованого водопостачання, у більшій або меншому ступені забруднені різними стічними водами, що, природно, обумовлює необхідність очищення й знезаражування води

Завданням очищення води є повне звільнення її від зважених речовин, зробити її прозорої й безбарвної. Знезаражування звільняє воду від мікроорганізмів, у тому числі патогенних

У результаті очищення поліпшуються фізичні (прозорість, кольоровість, захід, смак) і хімічні властивості води (зменшується зміст з'єднань заліза, марганцю, кальцію, магнію), окремі її показники наближаються кнормируемым.

Існує кілька способів очищення води: посвітління- усунення мутності, і знебарвлення - усунення кольоровості води. Кожний із цих способів складається з декількох етапів: підготовка зважених речовин до випадання шляхом укрупнення (коагулювання); осадження суспензії в повільно поточній воді (відстоювання); затримування зважених часток на поверхні піску (фільтрування).

Коагулювання. Сутність процесу коагуляції полягає в укрупненні зважених часток, що перебувають у воді в колоїдному стані (гідрозолі), за допомогою коагулянтів. Що утворюються при цьому гидроксиды випадають із утвором швидко осідаючих пластівців (гідрогелі, гелі).

У якості коагулянтів застосовують хімічні речовини, які мають електричний заряд, протилежний заряду колоїдних часток, що перебувають у воді й здатних коагулювати. Цим вимогам відповідають солі алюмінію (A1₂(S0₄)3-18 H₂0) і заліза (Fes0₄-7 H₂0 і Fecl₃). При введенні цих речовин у воду заряд колоїдних часток води нейтралізується, вони поєднуються (агломерируют) і випадають в осад. При цьому сам коагулянт диссоциирует на іони алюмінію й заліза, які потім перетворюються в гидроксиды пластівці, що утворюють. Останні адсорбируют колоїдні й мелковзвешенные частки й, опускаючись на дно, механічно захоплюють за собою велику суспензію. Реакції, що протікають під час коагулювання, можна виразити в такий спосіб:

Al_a(S0₄)₈ + Зса(НС0₃)₂ = 2А1(ВІН)₃ + 3Cas0₄ + 6С0₂;

2Fecl_s + 3Ca(HCO_s)₂ = 2Fe(OH)₃ + Зсас1₂ + 6З_а.

У процесі коагулювання відбувається швидке посвітління води, підвищується її прозорість і одночасно знижується кольоровість. Пластівці коагулянту адсорбируют на своїй поверхні гуминовые речовини

Ефективність коагулювання залежить від багатьох причин: хімічного складу, температури, реакції (рн) води, кількості й характеру суспензії і т.д. Так, вплив хімічного складу води обумовлене в основному змістом у ній гідрокарбонатів. Коагулювання може пройти успішно тоді, коли концентрація гідрокарбонатів у воді буде еквівалентна концентрації реагенту, що додається (наприклад, сульфату алюмінію). А якщо ні, то повний гідроліз утрудняється, іони алюмінію не коагулюють. При низькій температурі процес коагуляції також утрудняється

Коагулянт уводять у воду у вигляді 5 % розчину. Для цього спочатку визначають кількість розчину коагулянту або коагулянту в сухому виді, вносять його у воду, що перебуває в спеціальних баках (камерах змішання), де відбувається швидкий і повний розподіл коагулянту по всій масі води. Потім воду направляють у камеру реакції, де протягом 20 хв відбувається процес хлопьеобразования, і далі у відстійники, у яких, що утворювалися пластівці разом зі зваженими частками випадають в осад. Пластівці коагулянту при цьому осаджують і велика кількість мікроорганізмів (бактерій і вірусів).

Щоб прискорити процес коагуляції, уводять флокку-лянты, у якості яких найбільш широке застосування знайшов поліакриламід - синтетична високомолекулярна речовина, що додається у воду в кількості від 0,1 до 2 мг/л.

Коагулювання не змінює фізико-хімічні властивості води в гіршу сторону. Відстоювання води проводять після коагулювання для того, щоб осіли зважені речовини, що утворювалися великі. Сутність відстоювання полягає в уповільненні швидкості руху води, під час якого скоріше й повніше опускаються на дно важкі й великі суспензії. Такі умови створюються в спеціальних спорудженнях - відстійниках, у які вода надходить із камери реакції

Відстійники являють собою резервуары, у які вода надходить по вузькій трубі. Надходячи з вузького русла труби в широкий простір резервуара, вона настільки сповільнює свій рух (з 1 м до декількох міліметрів в 1 с), що майже наближається до стану спокою. У результаті зважені речовини під дією сили ваги осідають на дно відстійника у вигляді осаду. На швидкість осідання зважених часток впливають температура води, а також розміри й форма часток. Залежність між розмірами зважених часток і їх швидкістю осідання

З таблиці видне, що при відстоюванні води протягом декількох годин осядуть тільки великі зважені частки, що мають діаметр до 0,01 мм. Залежно від напрямку руху води відстійники діляться на горизонтальні (звичайні й радіальні) і вертикальні

Звичайні горизонтальні відстійники - це прямокутні резервуари, стіни й дно яких бетонуються. Час відстоювання в них коливається від 2 до 8 ч. Глибина відстійників досягає 3-5 м. Вода в них рухається від однієї торцевої стінки до протилежної. Більші відстійники мають кілька секцій ( вертикальних перегородок). Дно в таких відстійниках з ухилом, щоб у передній частині секції випадала найбільша частина осаду (це необхідно для поліпшення очищення). Осад крім зважених часток містить яйця гельмінтів і бактерії

Звільнення відстійників від осаду, що нагромадився, відбувається за допомогою брандспойта (струменями води) або механічним шляхом (шкребками).Вертикальні відстійники мають округлу або прямокутну форму з конічним дном. У центрі такого відстійника перебуває труба.Відстійник-Осветлитель зі зваженим осадом частина якої надходить вода. Отже, вода рухається по цій трубі зверху вниз, потім надходить у властиво остойник, де рухається нагору з дуже невеликою швидкістю. При цьому зважені частки осідають. Дійшовши до верхного краю відстійника, вода переливається через кільцевий жолоб і направляється в трубу, що відводить. Час перебування води у відстійнику таке ж, як і в горизонтальному. осад, що скопився в нижній частині відстійника, періодично видаляють за допомогою випускної труби

У цей час застосовують новий тип відстійників, де посвітління йде в шарі зваженого осаду - відстійник-осветлитель зі зваженим осадом. Він являє собою циліндричний резервуар, у центрі якого розташована труба (мал. 11). Від центральної труби, розташованої вертикально, відходять дві горизонтальні трубки, що мають знизу отвору. Як і вертикальний, відстійник-осветлитель має конусоподібне дно. Вода для очищення подається по центральній трубі в нижню частину відстійника через отвори в горизонтальних трубках. Це дозволяє їй рівномірно розподілитися по площі горизонтального перетину осветлителя й підніматися з малою швидкістю нагору, проходячи через шар зважених пластівців коагулянту й раніше затриманого осаду. При цьому у зваженому шарі відбувається утвір нових пластівців коагулянту, принесених із проясненою водою, що сприяє більш ефективній затримці зважених речовин у порівнянні з вертикальним відстійником. Пройшовши шар зваженого осаду, вода надходить у зону проясненої води, переливається в жолоб, що відводить воду на фільтр

Оскільки в осветлителе увесь час утворюється осад пластівців і суспензії, то надлишкова кількість його відсмоктується в ущільнювач, звідки скидається вканализацию.

Перевагою відстійника-осветлителя, завдяки якому він одержує все більше поширення, є менша витрата коагулянту

Фільтрування води необхідно для звільнення її від зважених речовин, не затриманих на перших етапах посвітління води коагуляції й відстоюванні. При цьому вода частково очищається й від мікроорганізмів

Під час фільтрування воду пропускають через дрібнопористий матеріал, що затримує зважені частки. У якості такого матеріалу найчастіше використовують пісок

Фільтрування води здійснюється на спеціальних спорудженнях - фільтрах. Очищення на фільтрах значно утрудняється, якщо попередньо не проводиться обробка води, що дозволяє вилучити з неї планктони (дрібні тварини й рослинні організми: зоо- і фітопланктон). Попередня обробка здійснюється на мікрофільтрах, що представляють собою каркас, обтягнутий тканиною з найтоншої нержавіючої сталевого дроту. Такий мікрофільтр затримує від 75 до 95 % водоростей і до 35 % зважених речовин

Потім вода надходить на фільтри. Найбільше часто застосовують швидкі фільтри, що пропускають воду зі швидкістю 5-7 м/ч. Швидкий фільтр - це залізобетонний резервуар з подвійним дном: нижнім суцільним і верхнім дірчастим. На верхнє дно насипається шар підтримуючого матеріалу - гравію й шар фільтруючого матеріалу - піску. Зверху подається вода, яка фільтрується через шар піску, гравію й через дірчасте дно попадає в поддренажное простір, а з нього по трубі в резервуар для чистої води

Зваж затримується на поверхні й у верхньому шарі піску (10-15 див), який через 8-12 год роботи ущільнюється. Опір, який випробовує вода, проходячи через товщу піску, при цьому збільшується, і з'являється різниця між тиском води над фільтром і в дренажному просторі. Це виражається втратою напору й часто служить показанням до промивання фільтра

Пропускаючи велику кількість води, швидкі фільтри, природно, швидко засмічуються й вимагають очищення. Очищення їх проводиться механічно струмом чистої профільтрованої води, що направляються знизу нагору з великою швидкістю. При цьому шар піску взмучивается, руйнується фільтруюча плівка й пісок відмивається від забруднення, яке разом із промивною водою переливається в збірні жолоби, розташовані над шаром піску, і приділяється в каналізацію. Промивання фільтра займає близько 15 мін

Щоб збільшити продуктивність фільтра, його завантажують двома шарами фільтруючого матеріалу. Таке спорудження називають швидкими фільтрами із двошаровим завантаженням. Вони влаштовані так само, як і швидкий фільтр. Фільтруючий матеріал засипано двома (висотою 40-50 див) шарами: знизу пісок з діаметром часток 0,5-1,2 мм, а зверху шар антрацитової крихти або дробленого керамзиту, що має більший діаметр часток-0,8-1,8 мм. Вода для фільтрування подається зверху вниз зі швидкістю 10 м/ч.

Академією комунального господарства СРСР запропоновані фільтри АКХ (мал. 14), що відрізняються тим, що вода для фільтрування подається й зверху й знизу через дренажний простір, на якім перебуває шар гравію. Це дозволяє використовувати й нижній шар піску, не що брав участь у фільтруванні у звичайних фільтрах, підвищити продуктивність фильтроб дб 12-15 м/ч. У товщі піску на границі між верхньої й середньої третю завантаження розташовані дренажні труби для збору й відводу профи? льтрованной води. ypabhoj вешенное тиск у верхній і нижньої частинах фільтра не дозволяє вимивати пісок у процесі фільтрації

Останнім часом у комунальній практиці знайшов застосування новий тип спорудження для посвітління води, що сполучає в собі всі три його етапи - коагулювання, відстоювання й фільтрування. Це контактний осветлитель. Він являє собою резервуар, заповнений на 2,3-2,6 м гравієм і піском таким чином, що величина часток завантажувального шару поступово зменшується в діаметрі по напрямкові знизу нагору. Вода подається знизу через дренажні труби. Перед входом в осветлитель, тобто безпосередньо перед фільтруванням, у воду надходить розчин коагулянту. У такий спосіб пластівці коагулянту утворюються в товщі завантаження (контактна коагуляція), що й обумовила назва цього спорудження. Швидкість фільтрації води в контактному осветлителе становить 4-5 м/ч.

Контактна коагуляція сприяє більш швидкому утвору при зіткненні із зернистим завантаженням і при менших дозах коагулянту пластівців і адсорбції на них зважених часток. У нижніх шарах завантажувального шару затримується більша суспензія, що попереджає заиливание піску й подовжує час між промиваннями. Промивання здійснюється так само, як і швидких ильтров.

Застосування цих споруджень дозволяє відмовитися від устаткування спеціальних камер змішання, реакції й відстійників, що економічно більш вигідно. Однак при великій мутності води, що становить більш 150 мг/л, застосовувати контактний осветлитель не рекомендується