Василенко А.А., Грабовський П.А., Ларкіна Г.М., Поліщук А.В., Прогульний В.І. Реконструкція і інтенсифікація споруд водопостачання та водовідведення

Подождите немного. Документ загружается.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА

І АРХІТЕКТУРИ

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

ВАСИЛЕНКО О.А., ГРАБОВСЬКИЙ П.О.,

ЛАРКІНА Г.М., ПОЛІЩУК О.В., ПРОГУЛЬНИЙ В.Й.

Реконструкція і інтенсифікація споруд

водопостачання та водовідведення

(НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК)

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний

посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за

спеціальністю „Водопостачання та водовідведення”

КИЇВ – ОДЕСА –2007

УДК 628.16

ББК

Рецензенти:

Душкін С.С., доктор технічних наук, професор, Харківська націона-

льна академія міського господарства.

Хоружий П.Д., доктор технічних наук, професор, Інститут гідротехні-

ки і меліорації Української академії аграрних наук.

Епоян С.М., доктор технічних наук, професор, Харківський держав-

ний технічний університет будівництва і архітектури.

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навча-

льний посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навча-

ються за спеціальністю „Водопостачання та водовідведення” (лист

Міністерства освіти і науки України № 1-4/18-1-2174 від 5.12.07).

Василенко О.А., Грабовський П.О., Ларкіна Г.М., Поліщук

А.В., Прогульний В.Й. Реконструкція і інтенсифікація споруд водо-

постачання та водовідведення: Навчальний посібник. – Київ – Одеса,

КНУБА, ОДАБА, 2007. – 299с.

Посібник складено в двох варіантах: традиційному друкованому

(на паперовому носії) та електронному, для використання якого потрі-

бний комп’ютер. Кожна тема забезпечена контрольними питаннями.

Для студентів, що навчаються за спеціальністю „Водопостачан-

ня та водовідведення”. Посібник може бути корисним і спеціалістам з

вищою освітою для підвищення кваліфікації.

УДК 628.16

Ларкіна Г.М., Поліщук О.В., Прогульний В.Й., 2007

ВСТУП......................................................................................................... 6

Контрольні питання .............................................................................. 9

А. ВОДОПОСТАЧАННЯ......................................................................... 10

1. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ВОДОЗАБІРНИХ СПОРУД ............................. 10

1.1. ПІДЗЕМНІ ВОДОЗАБОРИ ......................................................... 10

1.1.1. Обстеження роботи діючих споруд...............................................10

1.1.2. Бурові свердловини ........................................................................ 13

1.1.3. Променеві водозабори.................................................................... 20

1.1.4. Шахтні колодязі.............................................................................. 22

Контрольні питання ............................................................................ 24

1.2. ВОДОЗАБІРНІ СПОРУДИ З ПОВЕРХНЕВИХ ДЖЕРЕЛ....... 24

Контрольні питання ............................................................................ 29

2. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ТА РЕКОНСТРУКЦІЯ ВОДОПРОВІДНИХ

ОЧИСНИХ СПОРУД ............................................................................... 29

2.1. ОБСТЕЖЕННЯ ТА АНАЛІЗ РОБОТИ ДІЮЧИХ СПОРУД.... 29

Контрольні питання ............................................................................ 30

2.2. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ КОАГУЛЯЦІЇ ........................ 31

Контрольні питання ............................................................................ 33

2.3. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ЗМІШУВАННЯ......................................... 33

Контрольні питання ............................................................................ 44

2.4. ОСВІТЛЕННЯ, ВІДСТОЮВАННЯ ........................................... 44

Контрольні питання ............................................................................ 57

2.5. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ФІЛЬТРУВАННЯ ..................................... 58

2.5.1. Фільтрування в напрямку крупності зерен, що убуває .............. 59

2.5.2. Фільтрування зі зменшуваною по ходу потоку швидкістю........ 62

2.5.3. Фільтрування зі зменшуваною в часі............................................ 63

швидкістю .................................................................................................63

2.5.4. Використання фільтруючих матеріалів з високою пористістю й

розвинутою поверхнею ............................................................................66

2.5.5. Попередня реагентна обробка води .............................................. 68

2.5.6. Підвищення ефективності регенерації завантаження.................. 70

2.5.7. Вдосконалювання конструкцій фільтра........................................74

Контрольні питання ............................................................................ 79

2.6. БІОЛОГІЧНЕ ОЧИЩЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОД ..................... 79

Контрольні питання ............................................................................ 85

2.7. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ЗНЕЗАРАЖУВАННЯ ПИТНОЇ ВОДИ .85

2.7.1. Хлорування з амонізацією ............................................................. 87

2.7.2.Знезаражування водяними розчинами хлору -..............................90

гіпохлоритами натрію або кальцію.........................................................90

2.7.3. Знезаражування води діоксидом хлору ........................................ 91

2.7.4. Озонування...................................................................................... 94

2.7.5.Ультрафіолетове опромінення........................................................ 97

Контрольні питання ............................................................................ 98

3. РЕКОНСТРУКЦІЯ ТА ІНТЕНСИФІКАЦІЯ СИСТЕМ ПОДАЧІ І

РОЗПОДІЛУ ВОДИ.................................................................................. 99

3.1. ОБСТЕЖЕННЯ І АНАЛІЗ РОБОТИ ДІЮЧИХ СИСТЕМ

ПОДАЧІ І РОЗПОДІЛУ ВОДИ ............................................................... 99

3.1.1. Визначення розрахункових витрат............................................... 99

3.1.2. Насосні станції .............................................................................. 106

3.1.3. Водоводи і мережі........................................................................ 112

3.1.4. Манометрична зйомка водопровідної мережі............................ 116

3.1.5. Вивчення спільної роботи елементів СПРВ............................... 118

Контрольні питання .......................................................................... 121

3.2. СПОСОБИ ЗБІЛЬШЕННЯ ПОДАЧІ ВОДИ............................ 121

3.2.1. Безбаштові системи. ..................................................................... 121

3.2.2. Баштові системи............................................................................ 128

Контрольні питання .......................................................................... 134

3.3. СПОСОБИ СКОРОЧЕННЯ ВИТРАТИ ЕНЕРГІЇ В СПРВ..... 135

3.3.1. Методи регулювання роботи насосів........................................ 136

3.3.2. Методи управління насосною станцією .................................... 142

Контрольні питання .......................................................................... 146

3.4. АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ

ВОДОПРОВОДОМ ................................................................................ 147

Контрольні питання .......................................................................... 150

Б. ВОДОВІДВЕДЕННЯ ......................................................................... 150

4. РЕКОНСТРУКЦІЯ МЕРЕЖ ВОДОВІДВЕДЕННЯ ТА СПОРУД НА

НИХ ......................................................................................................... 150

4.1. ОБСТЕЖЕННЯ ТА ПАСПОРТИЗАЦІЯ МЕРЕЖ

ВОДОВІДВЕДЕННЯ, ЗБІЛЬШЕННЯ ПРОПУСКНОЇ ЗДАТНОСТІ 150

Контрольні питання .......................................................................... 157

4.2. БЕЗТРАНШЕЙНІ МЕТОДИ ПРОКЛАДКИ І ВІДНОВЛЕННЯ

ТРУБОПРОВОДІВ ................................................................................. 157

Контрольні питання .......................................................................... 172

5. НЕОБХІДНІСТЬ РЕКОНСТРУКЦІЇ ОЧИСНИХ СПОРУД СИСТЕМ

ВОДОВІДВЕДЕННЯ.............................................................................. 173

5.1. ГОЛОВНІ ПРИЧИНИ НЕЗАДОВІЛЬНОЇ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ

ВОД НА ДІЮЧИХ СПОРУДАХ........................................................... 173

Контрольні питання .......................................................................... 182

5.2. ОБСТЕЖЕННЯ І АНАЛІЗ РОБОТИ ДІЮЧИХ ОЧИСНИХ

СПОРУД.................................................................................................. 182

Контрольні питання .......................................................................... 187

6. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ РОБОТИ СПОРУД МЕХАНІЧНОЇ ОЧИСТКИ

СТІЧНИХ ВОД ....................................................................................... 188

6.1. УСЕРЕДНЕННЯ......................................................................... 188

Контрольні питання .......................................................................... 190

6.2. РЕШІТКИ И ПІСКОВЛОВЛЮВАЧІ ....................................... 190

Контрольні питання .......................................................................... 195

6.3. ПЕРВИННІ ВІДСТІЙНИКИ ..................................................... 196

Контрольні питання .......................................................................... 208

7. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ СПОРУД БІОХІМІЧНОЇ ОЧИСТКИ СТІЧНИХ

ВОД.......................................................................................................... 209

7.1. МЕТОДИ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ РОБОТИ БІОФІЛЬТРІВ......... 209

Контрольні питання .......................................................................... 219

7.2. АЕРАЦІЙНІ СПОРУДИ............................................................ 219

7.2.1. Збільшення маси активного мулу, що бере участь у процесі

очистки .................................................................................................... 220

7.2.2. Технологія біологічного видалення азоту і фосфору ................ 223

Контрольні питання .......................................................................... 250

7.3. РЕКОНСТРУКЦІЯ ОЧИСНИХ СПОРУД ВОДОВІДВЕДЕННЯ

МІСТ ........................................................................................................ 251

Контрольні питання .......................................................................... 264

8. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ РОБОТИ СПОРУД ОБРОБКИ ОСАДІВ

СТІЧНИХ ВОД ....................................................................................... 264

8.1. КЛАСИФІКАЦІЯ І ХАРАКТЕРИСТИКА ОСАДІВ СТІЧНИХ

ВОД.......................................................................................................... 264

Контрольні питання .......................................................................... 266

8.2. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ АНАЕРОБНОЇ ОБРОБКИ ОСАДІВ

СТІЧНИХ ВОД ....................................................................................... 267

Контрольні питання .......................................................................... 291

ЛІТЕРАТУРА.......................................................................................... 292

ВСТУП

Основними проблемами водопровідно-каналізаційного госпо-

дарства в Україні являються:

• зношення основних фондів водопровідно-каналізаційних систем;

• надмірні об’єми води, що споживається;

• надмірні затрати енергії;

• низька ефективність очищення води в системах господарсько-

питного водопостачання, що не забезпечує бар’єрну роль споруд і

постійну відповідність якості очищеної води нормам України;

• недостатня продуктивність очисних споруд систем водовідведення

та низька якість очистки стічних вод.

Головна перепона вирішенню цих проблем – нестача фінансо-

вих ресурсів. Загальна потреба у капіталовкладеннях на протязі най-

ближчих 20 років для досягнення наближених до Європейського спів-

товариства рівня послуг і стандартів – 22-26 млрд. євро (114-135 млрд.

грн.) Капіталовкладення на відновлення експлуатаційної надійності

існуючих споруд – 4-6 млрд. євро (20-31 млрд. грн.).

Основним напрямком розвитку водопровідно-каналізаційного

господарства (ВКГ) в Україні та світовій практиці зараз є реконструк-

ція та інтенсифікація споруд.

Реконструкцією (від лат. re… та лат. constructio – побудова) на-

зивають докорінне перевлаштування, перебудову чогось з метою по-

кращення, удосконалення.

Інтенсифікацією (від лат. intensio) називають посилення, під-

вищення напруженості, продуктивності, дієвості, працездатності.

За наближеними оцінками потреба в реконструкції та інтенси-

фікації в масштабах України складає:

• 30 % водозабірних, очисних споруд та насосних станцій;

• 40 000 км водопровідних мереж;

• 10 000 км каналізаційних мереж;

• 40 % каналізаційних насосних станцій;

• 25 % каналізаційних очисних споруд.

Дуже великі об’єми енергії, що споживається у водопровідно-

каналізаційному господарстві. Вартість затрат електроенергії складає

близько 40-50 відсотків від експлуатаційних затрат водоканалів. Існу-

ючий рівень ефективності насосних агрегатів можна оцінювати в ме-

жах 0,4-0,5. При використанні відповідного сучасного обладнання ця

ефективність може підвищитись до 0,7-0,75. Можливий рівень еконо-

мії енергозатрат в масштабах України може скласти 0,5-1,0 млрд. кВт-

годин на рік.

Задачі реконструкції та інтенсифікації водопровідних і каналі-

заційних споруд можна сформулювати як задоволення підвищених

вимог населення і промисловості до кількості та якості води при міні-

мальних затратах. При цьому виникають задачі наступних типів:

1. Збільшення кількості води, що подається.

2. Покращення якості води, що подається.

3. Зниження затрат (електроенергії, матеріалів, трудових ре-

сурсів і т.п.).

4. Підвищення якості очистки стічних вод.

5. Збільшення надійності роботи споруд.

6. Зниження негативних екологічних наслідків функціону-

вання споруд ВКГ.

Збільшення кількості води, що подається може бути реалізо-

вано шляхом:

- інтенсифікації та (або) реконструкції без будівництва додатко-

вих споруд;

- будівництва додаткових споруд;

- інтенсифікації та (або) реконструкції з додатковим будівницт-

вом.

Покращення якості очищення води для господарсько-питних

потреб можна здійснити:

- зміною технологічного режиму (виду, дози та місця введення

реагентів, режиму промивання фільтрів, збору осадів і т.п.);

- реконструкцією очисної станції та (або) її розширенням;

- поєднання попередніх способів.

Підвищення якості очистки стічних вод може досягатись:

- розширенням та будівництвом додаткових споруд по всій тех-

нологічній лінії очистки стічних вод і обробки осадів;

- реконструкцією та модернізацією споруд механічної та біоло-

гічної очистки стічних вод та обробки осаду.

Зниження затрат, тобто покращення техніко-економічних по-

казників роботи споруд ВКГ, можливе за рахунок:

- оптимізації режимів роботи споруд;

- розширення системи водопостачання або водовідведення;

- застосування менш енергоємного обладнання, більш ефектив-

них споруд та реагентів;

- покращення системи управління спорудами ВКГ (створення

автоматизованих систем управління)

При цьому одночасно підвищується і надійність роботи споруд.

Збільшення надійності роботи споруд здійснюється шляхом:

- розумного резервування основних споруд та обладнання,

- застосуванням більш досконалого обладнання і матеріалів (на-

сосів, труб і т.п.),

- моніторингу основних технічних параметрів для раціонально-

го управління спорудами ВКГ (якості вихідної та очищеної во-

ди, тисків в диктуючих точках водопровідних мереж, на вході та

виході їх насосних станцій, витрат насосів і т.п.).

При реконструкції та інтенсифікації обов’язково повинні бути

враховані екологічні аспекти. В першу чергу це пов’язано зі ступенем

очищення стічних вод, скидом їх у водойми, обробкою осаду водопро-

відних та каналізаційних станцій і т.п.

Необхідно відмітити, що в останні роки задача підвищення про-

дуктивності споруд (особливо водопровідних) ставиться все рідше.

Викликано це наступними причинами. По-перше, об’єми промислово-

го виробництва зменшились, як наслідок, скоротилась кількість води,

що споживається підприємствами. По-друге, норми водоспоживання

населення, за якими були запроектовані існуючі споруди ВКГ, сильно

(в 1,5-2 рази) завищені у порівнянні з Європейськими нормами. Так,

для будинків з нормальним санітарним благоустроєм (водопровід, ка-

налізація, ванни та централізоване гаряче водопостачання) норма во-

доспоживання досягає 300-350 л/чол за добу. В той же час в Німеччині

фактичне водопостачання складає 150-200 л/чол за добу. Водоканали в

останній час здійснюють ряд заходів для скорочення витрат води насе-

ленням. В першу чергу – це встановлення квартирних лічильників во-

ди. Крім того, підвищуються тарифи на воду.

Реконструкція та інтенсифікація споруд ВКГ здійснюється по-

етапно. Основні етапи цих робіт:

1. Обстеження споживачів з метою визначення фактичного во-

доспоживання, реальної потреби у воді, а також шляхів зни-

ження витрат.

2. Аналіз, узагальнення результатів обстеження, визначення роз-

рахункових витрат (добових та годинних).

3. Дослідження існуючих споруд з метою отримання їх гідравлі-

чних, технологічних та економічних характеристик.

4. Складання переліку можливих варіантів реконструкції та ін-

тенсифікації.

5. Перевірочні розрахунки за всіма варіантами з метою виділен-

ня найбільш перспективних та реальних (технічно та економі-

чно).

6. Технологічні вишукування

за виділеними варіантами (напри-

клад, при зміні технологічної схеми, застосування нових спо-

руд, реагентів і т.п.).

7. Детальні розрахунки за виділеними варіантами та при необ-

хідності техніко-економічні розрахунки.

8. Проектування за кінцевим варіантом.

9. Реалізація проекту. При реалізації варто мати на увазі необ-

хідність забезпечення безперебійної подачі води в період ви-

робництва робіт по реконструкції та інтенсифікації.

10. Пуск та наладка споруд.

Контрольні питання

1. Що розуміють під інтенсифікацією споруд?

2. Задачі реконструкції та інтенсифікації споруд ВКГ.

3. Шляхи вирішення задач інтенсифікації?

4. Основні етапи виконання робіт по реконструкції та інтенсифі-

кації.

Технологічні вишукування доцільно здійснювати на пілотних установках, що

працюють на природній воді з джерела водопостачання, що використовується.

А. ВОДОПОСТАЧАННЯ

1. ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ВОДОЗАБІРНИХ СПОРУД

1.1. ПІДЗЕМНІ ВОДОЗАБОРИ

Необхідність інтенсифікації підземних водозаборів виникає у

наступних випадках:

1. Дебіт свердловини знизився або його необхідно збільшити.

2. У воді, що відкачується, з’явились частинки водоносної породи.

3. Погіршилась якість води.

4. Необхідно знизити споживання енергії.

Інтенсифікації передує ретельне обстеження споруд.

1.1.1. Обстеження роботи діючих споруд

Обстеження підземних водозаборів здійснюється у декілька

етапів:

- збирають та аналізують документацію по бурінню, відкач-

кам, монтажу водопідйомнику, експлуатації свердловини,

аналізам води, здійсненим раніше ремонтам, обстеженням і

т.д.;

- за паспортом свердловини звіряють місце розташування,

назву організації, що бурила свердловину, спосіб буріння,

абсолютну відмітку поверхні землі;

- аналізують геологічний розріз, зразки порід, конструкцію

свердловини;

- отримані матеріали зіставляють з гідрогеологічними даними

по району;

- уточнюють відомості про фільтрову колону: довжину і діа-

метри надфільтрової та робочої частини, відстійника, діа-

метр отворів і матеріал каркасу, сітки та дроту, назву та но-

мер сітки або діаметр та крок дроту, крупність та товщину

гравійної обсипки, висоту, спосіб засипки, конструкцію са-

льника та пробки;

- уточнюють статичний рівень (СР) води, дебіт, пониження,

питомий дебіт

при дослідному відкачуванні та в період її

експлуатації;

Питомий дебіт – відношення продуктивності свердловини до пониження,

розмірність – м

/год•м.