Хозяйственная деятельность человека оказывает существенное влияние на состояние водоисточников как в отношении качества воды, так и их дебита. В нашей стране воды используются комплексно, т. е. для водоснабжения, мелиорации, гидроэнергетики, водного транспорта, лесосплава. При этом потребность в воде настолько велика, что для удовлетворения ее осуществляют пополнение запасов подземных вод, регулирование речного стока путем сооружения плотин и создания водохранилищ с сезонным или многолетним регулированием стока. В результате реки СССР превратились в систему последовательно пягположенных водохранилищ. Регулирование стока рек отражается На их гидрологическом режиме: происходит сглаживание половодий, повышаются зимний и меженный стоки увеличиваются потери воды на испарение, вследствие'чего изменяются условия формирования качества
воды.
Одним из аспектов влияния хозяпственнои деятельности человека на состояние водоисточников является смыв с сельскохозяйственных угодий химических удобрений, а также сброс в них недостаточно очищенных сточных вод и вод тепловых станций. При сбросе ЕОД тепловых станций температура воды в водоеме повышается, вследствие чего интенсивно развиваются планктон и макрофиты, способствующие зарастанию водоема, повышению цветности воды, возникновению привкусов и запахов, что ведет к ухудшению санитарного состояния водоема. »
Известно несколько классификаций природных вод, имеющих различное практическое значение. Например, по О. А. Алекину, природные воды подразделяются по степени минерализации: пресные до 1 г/л; солоноватые 1—3 г/л; засоленные 3—Юг/л; соленые 10—50 г/л; по величине рН: щелочные рН = 11—14; слабощелочные рН=8— 10; нейтральные рН=7; слабокислые рН=4—6; кислые рН ~1—3; по общей жесткости: очень мягкие до 1,5; мягкие 1,5—3; умеренно жесткие 3—6; жесткие 6—9; очень жесткие более 9 мг-экв/л; по степени бактериальной загрязненности (коли—индексу): сильно загрязненные свыше 10 000; загрязненные более 1000; слабо загрязненные более 100; удовлетворительные более 10; хорошие до 3. »
Шахтными называют подземные воды, проникающие в выработанное при добыче полезных ископаемых подземное пространство и проходящее через водоотливное хозяйствошахты. Водоприток в шахты, колеблющийся от десятков до тысяч кубометров в 1 ч, зависит от геологических, гидрогеологических и климатических условий месторождения, гидрографической сети в его пределах, от способа подготовки шахтных полей. Формирование химического состава шахтных вод связано с геолого-структурными особенностями месторождений полезных ископаемых, обусловливаемыми гидрогеологией, литолого-минералогическим составом горных пород, условиями питания подземных вод, интенсивностью водообмена, рельефом местности, биохимическими процессами и пр. Формирование химического состава шахтных вод является следствием продолжительности пребывания, скорости движения и их контакта с обнаженными поверхностями горных выработок. »
Водные ресурсы Советского Союза для среднего по водности года оцениваются в 5,7 тыс. км3/год; из них 82/о составляет поверхностный сток и около 18% — подземные воды. Используемые для целей водоснабжения природные источники могут быть подразделены на поверхностные (реки, моря, водохранилища и озера) и подземные (грунтовые и артезианские, подрусловые, шахтные и другие воды). Для водоснабжения населенных пунктов и большинства промышленных предприятий наиболее подходящими являются подземные (особенно артезианские и родниковые) слабоминерализоваиные воды. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения следует максимально использовать имеющиеся ресурсы подземных вод, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям.
Из поверхностных водоисточников наиболее часто используют реки, которые по своему дебиту, как правило, удовлетворяют потребности в воде обычных объектов водоснабжения; в противном случае производят зарегулирование их стока. Рекам свойственны сезонные колебания расхода и качества воды, поэтому при выборе реки нужно проверять возможность получения необходимых количеств воды в период наименьшего ее дебита и при возможном изменении очертаний русла. »
Различают запахи и привкусы воды, вызываемые неорганическими соединениями (минеральные соли, сероводород, метан и др.) и органическими веществами биологического происхождения или вносимыми недостаточно очищенными сточными водами. Появление в воде молеку-лярно растворенных органических веществ биологического происхождения является результатом распада и последующей трансформации остатков высших водных растений, а также планктонных и бентосных организмов, различных грибков и бактерий. В периоды «цветения» водоемов наблюдается интенсивное обогащение воды органическими веществами, так как в это время вследствие массового . развития и жизнедеятельности водорослей в воду экстрагируется большое количество сильно пахнущих низкомолекулярных спиртов, кетонов, альдегидов, -карбоновых кислот, фенолоподобных веществ и пр.
Сброс недостаточно очищенных сточных вод загрязняет природные водоемы углеводородами нефтей и нефтепро
дуктов, фенолами и синтетическими алифатическими спиртами и кислотами, СПАВ, пестицидами и др. Качество воды может ухудшиться в процессе ее реагентной обработки.
Установлено, что традиционные способы очистки воды обладают слабо выраженным барьерным действием в основном по отношению к тем химическим загрязнениям, которые находятся в воде в виде взвесей и коллоидов или переходят в нерастворимую форму в процессе очистки и предварительной обработки хлором (например, эмульгированные фракции нефти, плохо растворимые пестициды, некоторые металлы). »
Сорбционный метод дезодорации — значительно более надежный по сравнению с окислительным, так как он основан не на трансформации органических веществ, а на их извлечении из воды. Из известных сорбентов наиболее эффективными являются активные угли. Они хорошо сорбируют фенолы, полициклические ароматические углеводороды, в том числе канцерогенные, большинство нефтепродуктов, хлор- и фосфорорганические пестициды и многие другие органические загрязнения. Однако и сорбцию на активных углях нельзя рассматривать в качестве универсального средства очистки воды от органических соединений. Так, имеются вещества, которые ими не задерживаются (органические амины) или задерживаются плохо (синтетические поверхностно-активные вещества).
Активные угли применяют в виде порошка (углевание воды) или в виде гранул в качестве загрузки фильтров. Углевание воды имеет ряд недостатков, которые ограничивают его использование: трудности, связанные с замачиванием и дозированием угля, необходимость иметь емкости для контакта его с обрабатываемой водой и т. д. Поэтому углевание воды может быть использовано тогда, когда оно должно проводиться эпизодически, кратковременно и в небольших дозах. »
Компактное взаимное расположение отдельных водоочистных сооружений, вспомогательных помещений и оборудования на генплане комплекса должно предусматривать минимальные капиталовложения в строительство, обеспечивать максимальные удобства и экономичность эксплуатации, минимальную протяженность трубопроводов и дорожных покрытий между ними, удобство производства ремонтных работ, надежность при росте водопотребления.
На рациональное решение генерального плана водоочистного комплекса доминирующее влияние оказывает рельеф местности. Так, в целях уменьшения объема земляных работ по выемке грунта и обсыпке отдельных сооружений рекомендуется располагать в повышенных местах сооружения с высокими отметками заложения фундамента, в пониженных с малыми отметками. Все основные и вспомогательные сооружения желательно располагать в виде единого комплекса, образуемого трех-, двух-, одноэтажными зданиями. Для малых водопроводов компактность расположения водоочистных сооружений и оборудования достигается их размещением на одном участке, а иногда и в одном здании с насосными станциями I и II подъема; Однако подобные решения не должны быть в ущерб удобству эксплуатации, монтажу оборудования и плановому расширению. При компоновке сооружений большой производительности предусматривают отдельные здания для реагентного хозяйства, сооружений предварительной обработки воды и фильтров с разрывами между ними примерно 20 м, соединяя их галереями. »
Водопроводные насосные станции представляют собой комплекс сооружений, гидромашин и оборудования, обеспечивающий водоподачу в соответствии с нуждами потребителя. Состав сооружений, их конструктивные особенности, тип и число гидромашин и вспомогательного оборудования определяются исходя из назначения насосной станции и предъявляемых к ней технологических требований.
Насосные станции могут быть классифицированы по ряду основных признаков.
По назначению и расположению в схеме водоснабжения насосные станции подразделяют на станции I и II подъема, повысительные и циркуляционные.
Насосные станции I подъема получают воду из источника водоснабжения и передают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистка воды, непосредственно в резервуары, распределительную сеть, водонапорную башню. Они могут быть совмещены с водозаборными сооружениями или расположены в отдельном здании. На промышленных предприятиях на НС I подъема могут быть установлены насосы, подающие воду на очистные сооружения и непосредственно на предприятие без очистки.
Насосные станции II подъема предназначены для передачи очищенной воды потребителям обычно из резервуаров чистой воды. Иногда насосы станций I и II подъема располагают в одном здании, что позволяет уменьшить эксплуатационные расходы. Подобное размещение насосов возможно лишь при расположении очистных сооружений близко к насосной станции I подъема и при благоприятном рельефе местности. »
Всасывающие трубопроводы служат для надежного, бесперебойного и с наименьшими потерями энергии подвода воды к гидромашинам, поэтому они являются одним из наиболее ответственных элементов насосной станции. Основным требованием, предъявляемым к всасывающим трубопроводам лопастных насосов, является их воздухонепроницаемость. Примеры схем трубопроводов в насосных станциях I подъема, а в насосных станциях II подъема. При недостаточной герметичности всасывающего трубопровода нарушается работа насосов (возможен даже срыв их работы). Необходимое условие нормальной работы всасывающих труб — отсутствие в них воздушных мешков, поэтому при переходе с одного диаметра на другой на горизонтальных участках следует применять только косые переходы с горизонтальной верхней образующей. Для всасывающих линий рекомендуется применять стальные трубы на сварке. Для предотвращения попадания воздуха во всасывающую трубу насоса ее входное отверстие должно быть заглублено на 0,5—1 м ниже самого низкого уровня воды в приемном колодце или резервуаре. Для уменьшения потерь напора васывающий трубопровод должен быть возможно короче (до 20—30 м) и с минимальным числом фасонных частей (колен, отводов, тройников и др.). На конце всасывающего трубопровода обычно устанавливают обратный клапан с защитной сеткой, а перед насосом — вакуумметр для измерения разрежения в нем. На всасывающих линиях каждого насоса, установленного под заливом, или присоединенных к общему всасывающему коллектору, следует устанавливать запорную арматуру. Всасывающая труба должна иметь непрерывный подъем к насосу (не менее 0,005), чтобы воздух, выделяющийся из воды во всасывающих трубах, мог свободно двигаться вместе с водой к насосу. Скорости движения водыво всасывающих трубопроводах назначают в зависимости от их диаметра 0,6—2 м/с. »
Оборудование насосной станции должно обеспечивать надежную эксплуатацию гидроагрегатов, возможность проведения их осмотра и ремонта, контроль и измерение технологических и электрических параметров работы насосов и их двигателей. Оборудование насосной станции подразделяют на следующие группы:
основное энергетическое оборудование, включающее насосы и приводные двигатели;
механическое оборудование, состоящее из сороудерживаю-щего устройства, затворов и подъемно-транспортных механизмов. Сороудерживающие устройства предназначены для предотвращения попадания в насосы сора и плавающих предметов, способных нарушить их нормальную работу, а также для предварительной очистки воды. Гидрозатворы позволяют изменять режим работы станции и производить периодический осмотр и ремонт гидромашин. Подъемно-транспортные механизмы служат для монтажа и демонтажа оборудования, трубопроводов и фасонных частей, а также для производства ремонта;
вспомогательное оборудование, состоящее из системы технического водоснабжения, вакуум-системы, дренажно-осушительной системы, масляного и пневматического хозяйства. »
В системе водоснабжения насосные станции являются ответственным сооружением. Они представляют собой сложный комплекс различного оборудования, энергетических установок, трубопроводов, арматуры и др., состав которых так же, как и оснащенность станции, варьируется в широких пределах в зависимости от ее назначения. Разнообразие водоисточников, различие технологических требований и особенности эксплуатации обусловливают отличительные черты насосных станций различного назначения. Так, гидромашины насосных станций I и II подъема отличаются по развиваемому напору, а насосные станции систем орошенияоборудуются насосами, имеющими небольшой напор и большую подачу. В зависимости от используемого водоисточника существенно отличается устройство насосных станций I и II подъема. При заборе воды из поверхностных источников насосная станция I подъема может быть объединена с водоприемником или устроена раздельно, заглубленной (насосы под заливом) или незаглубленной, может быть оборудована вертикальными, горизонтальными или погружными насосами и т. д. При заборе подземных вод насосы обычно устанавливают непосредственно в водоприемнике. »