Спосіб водовідведення в населених пунктах

Реферат: Спосіб водовідведення в населених пунктах, відповідно до якого здійснюють відведення поверхневих, побутових та виробничих стічних вод, причому побутові та виробничі води об'єднують в один потік і по трубопроводу подають в очисну споруду, з якої очищені води направляють в водний об'єкт, а поверхневі води направляють додатковим трубопроводом в очисні споруди, крім того, визначають витрату суміші побутових, виробничих та поверхневих вод, окремо контролюють витрату суміші побутових, виробничих вод та перевищення концентрації ряду речовин, характерних для цієї суміші та окремо контролюють витрату поверхневих вод та перевищення концентрації ряду речовин, характерних для поверхневих вод і при відповідності витрат та концентрацій допустимим нормам подають зазначені води на очисні споруди, а при перевищенні витрат та/або концентрацій подають зазначені води на регулюючі ємності і після доведення до допустимих норм подають на очисні споруди. UA 83075 U (12) UA 83075 U UA 83075 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель стосується водовідведення, зокрема способу транспортування стічних вод в населених пунктах. У населених пунктах України екологічний стан поверхневих водних об'єктів характеризується як незадовільний, а стосовно підземних вод спостерігається перманентне підвищення рівня ґрунтових вод і погіршення їх гідрохімічних показників. Незадовільний стан поверхневих і підземних вод та підтоплення територій у містах і селищах України обумовлені недосконалою організацією водовідведення у населених пунктах. Сучасний водовідвід у населених пунктах є небезпечним для поверхневих і підземних вод. Поверхневі стічні води населених пунктів надходять у водні об'єкти по відвідних мережах і неорганізованим способом по рельєфу переважно без очистки. За межами населених пунктів екологічна небезпека для поверхневих водних об'єктів підсилюється за рахунок періодичних скидів недостатньо очищених стічних вод після біологічних комплексів поселень. Це спричиняється тим, що постійна робота очисних біологічних споруд у населених пунктах у відповідності до проектних показників не забезпечується. Подача стічних вод на очисні біоспоруди здійснюється таким чином, що неможливо запобігати надходженню на їх біологічні ланки суміші побутово-виробничих стічних вод, забруднених понад вимог біологічного способу очистки. Відомий спосіб водовідведення в населених пунктах, відповідно до якого здійснюють відведення поверхневих, побутових та виробничих стічних вод, причому побутові та виробничі води об'єднують в один потік і по трубопроводу подають в регулюючу ємність або в очисну споруду, з якої очищені води направляють в водний об'єкт, а поверхневі води направляють додатковим трубопроводом в очисні споруди (див. патент України № 68023, МПК E03F1/00). Однак відомий спосіб не вирішує проблему підтоплення і очищення, так як є некерованим і нерегульованим. Внаслідок аварій на водовідвідних мережах побутових та виробничих стічних вод значна частина цих вод перетворюється у поверхневі стічні води, переважна кількість яких надходить у водні об'єкти. А частина інфільтрується у ґрунт при протіканні на газонах і ґрунтових поверхнях. На якість ґрунтових вод додатково чинять негативний вплив витоки з підземних водонесучих трубопроводів. До 70 % аварій на цих спорудах обумовлені корозією бетонних та залізобетонних трубопроводів водовідведення, викликаною діяльністю мікроорганізмів, що призводить до інтенсивного забруднення ґрунту, водних джерел і атмосферного повітря цілих регіонів токсичними сполуками. У підземних комунікаціях міст спонтанний розвиток мікроорганізмів та їх активна життєдіяльність як у ґрунті, так і в трубопроводах призводять до порушення систем відведення побутово-виробничих стічних вод і, як наслідок, суттєвого мікробіального забруднення ґрунтових вод та поверхневих стічних вод. В основу корисної моделі поставлено задачу, в способі водовідведення в населених пунктах шляхом додаткових заходів зменшити негативний вплив усіх видів стічних (побутововиробничих, поверхневих) вод з території населених пунктів на якість води поверхневих і підземних водних об'єктів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі водовідведення в населених пунктах, відповідно до якого здійснюють відведення поверхневих, побутових та виробничих стічних вод, причому побутові та виробничі води об'єднують в один потік і по трубопроводу подають в регулюючі ємності або очисну споруду, з якої очищені води направляють в водний об'єкт, а поверхневі води направляють додатковим трубопроводом в очисні споруди, який відрізняється тим, що визначають витрату суміші побутових, виробничих та поверхневих вод, окремо контролюють витрату суміші побутових, виробничих вод та перевищення концентрації ряду речовин, характерних для цієї суміші та окремо контролюють витрату поверхневих вод та перевищення концентрації ряду речовин, характерних для поверхневих вод і при відповідності витрат та концентрацій допустимим нормам подають зазначені води на очисні споруди, а при перевищенні витрат та/або концентрацій подають зазначені води на регулюючі ємності і після доведення до допустимих норм подають на очисні споруди. Витрату суміші побутових, виробничих та поверхневих вод, що подаються з регулюючих ємностей на очисні споруди визначають за формулою: і CГДК  Сі , Qi  Q ~ і Сі  CГДК ~ де С і , С і - концентрації i-тої речовини відповідно в регулюючій ємності та в трубопроводах під час відведення стічних вод з регулюючої ємності до очисних споруд; Q - годинна витрата 1 UA 83075 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 і стічних вод у трубопроводі у цей же час; CГД К - гранично допустима концентрація і-тої речовини. Годинну витрату суміші побутових, виробничих та поверхневих вод, що подаються з регулюючої ємності на очисні споруди визначають за формулою: Qp  min Qi  , де Q i - найменше зі значень Q i . У більшості населених пунктів України використовується роздільний спосіб водовідведення, в якому суміш побутових і виробничих стічних вод відводиться на очисні споруди населеного пункту однією мережею, а друга мережа використовується для відведення поверхневих стічних вод у поверхневі водні об'єкти. При роздільному способі водовідведення, як правило, усі поверхневі стічні води, або їх більша частина, скидаються у водні об'єкти без очищення. Напівроздільне водовідведення відрізняється від роздільного наявністю пристроїв, які призначені для перепуску відносно невеликої частини найбільш забруднених поверхневих стічних вод з їх водовідвідної мережі до мережі відведення суміші побутових і виробничих стічних вод. Більша ж частина поверхневих стічних вод при напівроздільному водовід веденні скидається у водні об'єкти без очищення. При загальносплавному водовідведенні побутові, виробничі та поверхневі стічні води відводяться на очисні споруди населеного пункту однією мережею труб та каналів. При цьому значна частина неочищених поверхневих стічних вод скидається у водні об'єкти через зливоспуски. При комбінованому способі для одних районів населеного пункту використовується загальносплавний, а для інших - роздільний способи водовідведення. Запропонований спосіб водовідведення пояснюється схемою, яка зображена на кресленні. Спочатку розглянемо регулювання подачі на очисні споруди (ОС) суміші побутових і виробничих стічних вод та їх перехоплення у випадку, коли вони забруднені понад нормативних вимог аварійними або підпільними скидами підприємств. Суміш побутових та виробничих стічних вод населеного пункту по трубопроводу 1 потрапляє від головної каналізаційної насосної станції (ГКНС) 2 до датчиків 3 автоматизованої системи контролю та регулювання стічних вод (АСКРСВ) (на схемі не показ.), яка вимірює в трубопроводі 1 витрату води та реєструє перевищення допустимих концентрацій (відповідно до "Правил приймання стічних вод підприємств у комунальні та відомчі системи каналізації населених пунктів України") ряду речовин, що характерні для суміші побутових і виробничих стічних вод даної системи водовідведення та є небезпечними для ОС. Якщо АСКРСВ не реєструє перевищення концентрації хоча б однієї із речовин, що контролюються, то суміш побутових і виробничих стічних вод подається АСКРСВ на ОС по трубопроводах 1, 4. В іншому випадку суміш побутових та виробничих стічних вод, забруднених понад нормативних вимог, по трубопроводах 1, 5, 6 відводиться у регулюючу ємність 7 та накопичується в ній. Ця суміш подається АСКРСВ з регулюючої ємності 7 на ОС по трубопроводу 8 у ті періоди часу, коли годинна витрата усіх інших стічних вод, що потрапляють на ОС, менше максимальної годинної витрати Qmax , на яку спроектовані ОС, та коли поверхневі стічні води не надходять до ОС з регулюючої ємності 9 або з насосної станції поверхневих стічних вод (НСПСВ) 10. Для визначення годинної витрати стічних вод, що подаються на ОС з регулюючої ємності 7, АСКРСВ визначає розрахункові значення Q i цієї витрати для усіх речовин, концентрації яких в регулюючій ємності 7 перевищують відповідні гранично допустимі концентрації, що встановлюються "Правилами приймання стічних вод підприємств у комунальні та відомчі системи каналізації міст та селищ України" для забруднень у стічних водах, які надходять на споруди біологічного очищення: і CГДК  Сі , Qi  Q ~ і Сі  CГДК ~ де С і , С і - концентрації і-тої речовини відповідно в ємності 7 та в трубопроводах 1, 4 під час відведення стічних вод з регулюючої ємності 7 до ОС; Q - годинна витрата стічних вод у і трубопроводі 1 у цей же час; CГД К - гранично допустима концентрація і-тої речовини. ~ Величина Q вимірюється датчиками 3, а величини С і , С і - лабораторією аналітичного контролю якості стічних вод, що потрапляють на ОС. Далі АСКРСВ визначає розрахункове значення Qp годинної витрати стічних вод, що подаються на ОС з регулюючої ємності 7: 2 UA 83075 U Qp  min Qi  , де min( Q i ) - найменше зі значень Q i . Якщо Qp  Qmax  Q , то АСКРСВ подає стічні води з регулюючої ємності 7 на ОС по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 трубопроводу 8 з витратою Qc , яка дорівнює Qc  Qp . У цьому випадку витрату Qc можна збільшити, відводячи стічні води з регулюючої ємності 7 до ОС або після їх розбавлення більш чистими поверхневими стічними водами, які подаються в регулюючу ємність 7 від НСПСВ 10 по трубопроводах 11, 12, 13, або після зменшення іншими способами концентрації в регулюючій ємності 7 тієї речовини, яка відповідає значенню min Qi  . Наприклад, якщо цьому значенню відповідають нафтопродукти, то вони видаляються з поверхні води в регулюючій ємності 7 Якщо ж Qp  Qmax  Q , тo АСКРСВ здійснює подачу стічних вод з витратою Qc  Qmax  Q . Якщо забруднену понад нормативних вимог суміш побутових та виробничих стічних вод треба відводити у регулюючу ємність 7, а в ній проводяться ремонтні або експлуатаційні роботи, то зазначена вище суміш подається по трубопроводах 1, 5, 14 до регулюючої ємності 9 та накопичується в ній. Забруднені понад нормативних вимог стічні води подаються АСКРСВ з регулюючої ємності 9 на ОС по трубопроводу 15 у ті періоди часу, коли годинна витрата усіх інших стічних вод, що надходять до ОС, менше Qmax , та коли поверхневі стічні води не потрапляють на ОС від НСПСВ 10. Витрата Qc стічних вод при їх подачі на ОС з регулюючої ємності 9 визначається АСКРСВ аналогічно тому, як це описано вище для регулюючої ємності 7. Розглянемо тепер регулювання подачі на ОС поверхневих стічних вод, та їх перехоплення у випадку, коли вони забруднені понад нормативних вимог внаслідок техногенних аварій і катастроф. Поверхневі стічні води населеного пункту по трубопроводу 11 потрапляють від НСПСВ 10 до датчиків 16 автоматизованої системи контролю та регулювання стічних вод, яка вимірює в трубопроводі 11 витрату води та реєструє перевищення допустимих концентрацій ряду речовин, що характерні для поверхневих стічних вод даної системи водовідведення та є небезпечними для ОС. Спочатку розглянемо випадок, коли датчики 16 не реєструють в трубопроводі 11 небезпечного перевищення концентрації хоча б однієї із речовин, що контролюються, тобто коли поверхневі стічні води не забруднені понад нормативних вимог. Якщо ОС не спроектовані на приймання поверхневих стічних вод, то ці води подаються АСКРСВ по трубопроводах 11, 12, 17 у регулюючу ємність 9 та накопичуються в ній. Якщо ОС спроектовані на приймання поверхневих стічних вод і сумарна витрата цих та усіх інших стічних вод, що потрапляють на ОС, не перевищує свого проектного значення Qmax , то поверхневі стічні води подаються АСКРСВ на ОС по трубопроводах 11, 18. Якщо ОС спроектовані на приймання поверхневих стічних вод, але сумарна витрата цих та усіх інших стічних вод, що надходять до ОС, перевищує Qmax , то частина поверхневих стічних вод з трубопроводу 11 відводиться АСКРСВ на ОС по трубопроводу 18 з такою витратою, щоб сумарна витрата усіх стічних вод, що подаються на ОС, дорівнювала Qmax . Інша ж частина стічних вод з трубопроводу 11 по трубопроводах 12, 17 відводиться у регулюючу ємність 9 та накопичується в ній. Незабруднені понад нормативних вимог поверхневі стічні води подаються АСКРСВ з регулюючої ємності 9 до ОС по трубопроводу 15 у ті періоди часу, коли сумарна годинна витрата усіх інших стічних вод, що потрапляють до ОС, є мінімальною. Як правило, такі періоди тривають з 22-ої до 5-ої години кожної доби. Стічні води подаються з регулюючої ємності 9 на ОС з такою витратою, щоб сумарна витрата цих та усіх інших стічних вод, що потрапляють у цей час до ОС, дорівнювала витраті Qmax . Якщо при відведенні поверхневих стічних вод у ємність 9 вона повністю заповнюється, то надлишок цих вод потрапляє з регулюючої ємності 9 до регулюючої ємності 7 по переливному трубопроводу 19. Якщо ж заповнюється і ємність 7, то поверхневі стічні води з неї потрапляють до водного об'єкта по трубопроводу 20. Така надзвичайна ситуація може виникнути внаслідок дуже тривалих та інтенсивних дощів. Але її імовірність досить мала, бо об'єм кожної з ємностей 7 та 9 дорівнює об'єму дощових вод, які утворюються внаслідок дощу з періодом однократного перевищення розрахункової інтенсивності дощу в 1 рік. Крім того, у цій ситуації у водний об'єкт 3 UA 83075 U 5 10 15 скидаються досить чисті поверхневі стічні води, тому що забруднення, які змиваються цими водами з забудованих територій, розбавляються великою кількістю досить чистої дощової води. Нарешті розглянемо випадок, коли поверхневі стічні води населеного пункту забруднені понад нормативних вимог внаслідок техногенних аварій та катастроф. Якщо датчики 16 автоматизованої системи контролю та регулювання стічних вод реєструють небезпечне для ОС перевищення хоча б однієї з концентрацій забруднюючих речовин у поверхневих стічних водах, то ці води по трубопроводах 11, 12, 13 подаються АСКРСВ до ємності 7 і накопичуються в ній. Подача забруднених понад нормативних вимог стічних вод з регулюючої ємності 7 до ОС здійснюється так, як це описано вище. Якщо поверхневі стічні води треба відводити у ємність 9, а у ній проводяться ремонтні або експлуатаційні роботи, то стічні води відводяться по трубопроводах 11, 12, 13 в ємність 7 та накопичуються в ній. Якщо стічні води, що накопичені в регулюючій ємності 7, не забруднені понад нормативних вимог, то відведення цих вод з регулюючої ємності 7 до ОС здійснюється АСКРСВ так, як це описано вище для регулюючої ємності 9, а в іншому випадку - як описано вище для ємності регулюючої ємності 7 при відведенні з неї стічних вод, забруднених понад нормативних вимог. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Спосіб водовідведення в населених пунктах, відповідно до якого здійснюють відведення поверхневих, побутових та виробничих стічних вод, причому побутові та виробничі води об'єднують в один потік і по трубопроводу подають в очисну споруду, з якої очищені води направляють в водний об'єкт, а поверхневі води направляють додатковим трубопроводом в очисні споруди, який відрізняється тим, що визначають витрату суміші побутових, виробничих та поверхневих вод, окремо контролюють витрату суміші побутових, виробничих вод, та перевищення концентрації ряду речовин, характерних для цієї суміші та окремо контролюють витрату поверхневих вод та перевищення концентрації ряду речовин, характерних для поверхневих вод і при відповідності витрат та концентрацій допустимим нормам подають зазначені води на очисні споруди, а при перевищенні витрат та/або концентрацій подають зазначені води на регулюючі ємності і після доведення до допустимих норм подають на очисні споруди. 2. Спосіб водовідведення в населених пунктах за п. 1, який відрізняється тим, що витрату суміші побутових, виробничих та поверхневих вод, що подаються з регулюючих ємностей на очисні споруди визначають за формулою: і CГДК  Сі , Qi  Q ~ і Сі  CГДК ~ де С і , С і - концентрації і-тої речовини відповідно в регулюючій ємності та в трубопроводах під час відведення стічних вод з регулюючої ємності до очисних споруд; Q - годинна витрата і стічних вод у трубопроводі у цей же час; CГД К - гранично допустима концентрація і-тої 40 речовини. 3. Спосіб водовідведення в населених пунктах за п. 1, який відрізняється тим, що годинну витрату суміші побутових, виробничих та поверхневих вод, що подаються з регулюючої ємності на очисні споруди, визначають за формулою: Qp  min Qi  , де min Qi  - найменше зі значень Q i . 4 UA 83075 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5