Основные проблемы системы водоотведения и пути их решения

     Для очистки сточных вод от нефтепродуктов рекомендована установка блока доочистки (БДО) сточных вод, прошедших предварительную очистку от взвешенных веществ и нефтепродуктов на типовых очистных сооружениях. Особенностью этого блока является использование в качестве фильтрующего и сорбционного природного материала – шунгитовой породы (ШП), содержащей 25-30% углерода, менее 55% оксида кремния, 4% оксида алюминия и различные примесные соединения.

     Лабораторные  исследования свойств ШП при очистке  растворов, содержащих различные концентрации нефтепродуктов (дизельное топливо, отработанное машинное масло, керосин), показали. Этот материал можно использовать в фильтрах двойного назначения: как фильтрационную загрузку в насыпном фильтре, заменяющую кварцевый песок на последнем этапе предварительной очистки воды от свободно плавающих нефтепродуктов и тонкодисперсных взвешенных веществ (размер частиц >3 мкм), и как сорбент для извлечения истинно-растворенных нефтепродуктов.

     Возможность применения фильтра с ШП на завершающем  этапе первой стадии очистки определяется наличием алюмосиликатного каркаса  и относительно высоким удельным весом породы. Сорбционные свойства ШП связаны с наличием на поверхности  слоя сорбционно-активного углерода в форме шунгита. Высокие сорбционные характеристики ШП, не уступающие аналогичным показателям сорбции на активных углях, обеспечивают эффективность глубокой доочистки низкоконцентрированных растворов нефтепродуктов.²²

     Также администрации г. Нижний Тагил необходимо найти ответственных за бесхозные неисправные канализационные коллекторы. 

     3.2 Рекомендации по улучшению работы ливневой канализации 

     Во  вторых необходимо решить проблему ливневой канализации.

     Для этого в первую очередь необходимо восстановить имеющиеся неисправные  колодцы: раздолбить бетон, прочистить от мусора; благоустроить дворовые территории.

     Для прочистки забитых трубопроводов  ливневой канализации рекомендуется  использовать метод пневмоимпульсов.

     При данном методе на отложения воздействуют ударные волны (пневмоимпульсы), которые генерирует независимый источник возмущения. Накачиваемый компрессором воздух через рукав высокого давления поступает в пневмоснаряд, где преобразуется в пневматические импульсы определенной частоты и мощности. Созданная таким образом ударная волна "отбивает" отложения со стенок трубы.

     Использование пневмоснарядов разного типоразмера позволяет прочищать трубопроводы диаметром 50 – 1500 мм с производительностью 0,2 – 3,0 м/мин в зависимости от диаметра трубы и характера отложений. Сменные пневмоснаряды позволяют не только разрушить имеющиеся отложения любой твердости и толщины, но и удалить их из рабочего пространства трубопровода. Материал прочищаемого трубопровода существенного значения не имеет.²³

     Так как отводными каналами ливневой канализации обеспечено всего лишь 40 % дорог, то необходима прокладка дополнительной системы поверхностного водоотвода, рекомендуемой немецкой фирмы Hauraton, серии Recyfix Super DN 300. В данную систему включаются: пластиковый канал, решетки для каналов, пластиковый пескоуловитель.

     Каналы  серии Super используются для организации линейного водоотвода в местах интенсивного движения грузового транспорта. Каналы изготовлены из полиэтилена высокой плотности «ПЭВП» (рабочая температура от -40 до +60), чрезвычайно легкие и прочные. Основная идея пластиковых каналов заключается в большом количестве вертикальных и горизонтальных ребер жесткости. Особенностью каналов данной серии является наличие стального канта, придающего каналу дополнительную прочность и удерживающего решетку при вертикальных и горизонтальных нагрузках (разгон-торможение). Также каналы серии Super снабжены системой безболтового крепления side-lock, благодаря которой экономится более 90% времени при обслуживании систем водоотвода. До класса нагрузки F900 включительно.

     

     Рисунок 3 – Пластиковые каналы DN300 Hauratun (Германия)²⁴

     Решение проблемы воровства чугунных канализационных  люков предложили на ОАО "Нижнетагильский  котельно-радиаторный завод". Для  этого на НТКРЗ были разработаны  и пущены в производство специальные  антивандальные люки. Суть антивандального люка заключается в следующем: крышка люка крепится к основанию с помощью специального ушка. Благодаря этому креплению просто так снять крышку и унести ее уже невозможно. Более того, на заводе планируется ставить усиленную антивандальную защиту. То есть такое же ушко, но уже с замком, ставится с другой стороны. Таким образом, крышку люка нельзя будет не только унести, но и открыть без ключа.²⁵ 

     3.3 Модернизация устаревшего трубопровода 

     В-третьих, важно решить проблему сильного, в  отдельных случаях 100 %, износа основных фондов. Износ, в первую очередь, касается магистральных трубопроводов.

     Старые  трубы (в основном чугунные, керамические, асбестоцементные) необходимо заменять на новые, полимерные.

     Достоинства полимерных труб:

     высокая коррозийная и химическая стойкость, долговечность (гарантированный срок эксплуатации от 25 лет),

     незначительная  вероятность образования отложений  на внутренней поверхности трубы;

     низкий  коэффициент шероховатости, равный 0,01,что в среднем в 20 раз меньше, чем у стальных и примерно в 40-50 раз меньше, чем у чугунных);

     в 5-7 раз легче стальных, что облегчает  монтажные работы, особенно в стесненных условиях (небольшие перемещения  их при монтаже не требуют грузоподъемных механизмов), и удешевляет доставку;

     низкая  теплопроводность материала, снижающая  тепловые потери и уменьшающая образование  конденсата на наружной поверхности  труб;

     отсутствие  необходимости в обслуживании и  катодной защите;

     стыковая  сварка полиэтиленовых труб дешевле, проще, занимает меньше времени, не требует  дополнительных расходных материалов; возможность многократного монтажа  и демонтажа при низких затратах;

     высокая надежность сварных швов соединений в течение всего срока эксплуатации трубопроводов;

     ремонтопригодность, позволяющая быстро ликвидировать  механические повреждения;

     низкая  вероятность физического разрушения трубопровода при замерзании жидкости, так как при этом труба увеличивается  в диаметре, а затем, при оттаивании жидкости, приобретает прежний размер;

     практически отсутствует опасность физического  разрушения трубопровода от гидроударов вследствие сравнительно низкого модуля упругости. Стандартный запас прочности полимерных труб – 50-60% сверх расчетного рабочего давления;

     возможность поставки длинномерными отрезками (бухтами), что сокращает сроки  и стоимость монтажа и прокладки трубопровода, гибкость труб позволяет проходить повороты трассы трубопровода без использования фасонных деталей;

     являются  морозоустойчивыми;

     возможность использования полимеров для  ремонта (фактически для восстановления) стальных трубопроводов. Протяжка профилированных  полиэтиленовых труб внутри изношенных стальных незначительно изменяет диаметр  водопровода, что позволяет сохранить  в нем давление. Профилированная  труба восстанавливает свою первоначальную форму и плотно прилегает к  стенкам трубы под воздействием пара. Протяжка применима для реконструкции  водопроводов диаметром от 100 до 500 мм. Существующая труба используется как футляр. Это напрямую уменьшает объем земляных работ, затраты на капитальный ремонт, сокращает сроки работ;

     экологическая чистота. Трубы из ПВХ являются безвредными  и не опасны для здоровья человека. В процессе их эксплуатации не происходит выделения токсичных соединений,

     в традиционной системе стальных трубопроводов в воду попадают ионы железа и размножаются бактерии. Использование труб из ПВХ исключает первую и снижает вторую составляющую такого загрязнения.²⁶

     Уже разработана муниципальная целевая  программа, предполагающая ежегодное  обновление 15 км сетей. 

     Таким образом, разработан ряд проектных рекомендаций по решению основных проблем системы водоотведения г. Нижний Тагил:

     - несоответствие сбрасываемых сточных вод нормативам – применение новой установки очистки сточных вод, основанной на применении биологического метода очистки и ультрафиолета, применения фильтров с использованием шунгита;

     - проблема ливневой канализации  – очистка труб методом пневмоимпульсов, пркладка дополнительного поверхностного водоотвода;

     - воровство канализационных люков  – применение антивандального  варианта;

     - сильный износ магистрального  трубопровода – замена старых труд на новые полимерные трубы.

 

     4 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ РЕСУРСОВ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРОДА

      Расчеты ведутся согласно формулам и таблицам.²⁷

      4.1 Водоснабжение

      Расходы воды по городу на хозяйственно-питьевые нужды населения.

      1-ый  район:

      ;

        = 170 ∙ 1100 = 187000 (чел.);

      ,

      q – норма водопотребления, определяется по таблице 1²⁸ с учетом климатических условий, л/чел.∙сут.;

      т.к. t^о = -10 ^оС, → климат жаркий;

        = 160 ∙ 187000 / 1000 = 29920 (м³/сут.);

      ;

        = 29920 ∙ 1,1 = 32912 (м³/сут.);

      ;

        = 29920 ∙ 0,7 = 20944 (м³/сут.);

      ;

        = 32912 / 24 = 1371,333 (м³/ч.);

      ;

        = 1371,333 ∙ 1,42 = 1947,293 (м³/ч.);

      ,

        – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаемый по таблице 2²⁸;

       = 1,2 ∙ 1,183 = 1,42;

       = 1,2 – [(1,2 – 1,15) / (50 – 20) ∙ (29,92 – 20)] = 1,183;

      ;

       = 1371,333 ∙ 0,213 = 292,094 (м³/ч.);

      ;

       = 0,4 ∙ 0,533 = 0,213;

       = 0,5 + [(0,6 – 0,5) / (50 –  20) ∙ (29,92 – 20)] = 0,533.

      2-ой  район:

       340 ∙ 700 = 238000 (чел.);

       350 ∙ 238000 / 1000 ∙  0,6 = 49980 (м³/сут.),

      при централизованном горячем водоснабжении среднесуточный расход определяется с коэффициентом 0,6;

        49980 ∙ 1,3 = 64974 (м³/сут.);

       = 49980 ∙ 0,9 = 44982 (м³/сут.);

        = 64974 / 24 = 2707,25 (м³/ч.);

       = 2707,25 ∙ 1,564 = 4234,12 (м³/ч.);

       = 1,4 ∙ 1,117 = 1,564;

       = 1,15 – [(1,15 – 1,1) / (100 – 50) ∙ (83,3 –  50)] = 1,117;

       = 2707,25 ∙ 0,4 = 1082,9 (м³/ч.);

       = 0,6 ∙ 0,667 = 0,4;

       = 0,6 + [(0,7 – 0,6) / (100 – 50) ∙ (83,3 –  50)] = 0,667.

      Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия.

      N_г.ц. = 0,6 ∙ 6300 = 3780 (чел.);

      N_г.ц. = 6300 – 3780 = 2520 (чел.);

      ;

      Q_сут. = (25 ∙ 3780 + 45 ∙ 2520) / 1000 = 207,9 (м³/сут.);

      ;

      Q_ч. = (2,5 ∙ 25 ∙ 2220 + 3 ∙ 45 ∙ 1480) / (8 ∙ 1000) = 42,32 (м³/ч.);

       = 2220 ∙ 0,3 = 666 (чел.);

       = 1480 ∙ 0,6 = 888 (чел.);

       = 666 / 7 = 94 (шт.);