CC BY
22
Abstract.
Biological treatment is the main method of wastewater treatment today and in the future. It has a number of advantages: it allows you to remove pollutants of a wide range, provides high quality of purified water. The main purpose of this work was to test the possibility of using a biological process using immobilized microflora for the operation of treatment facilities at facilities with periodic human presence. The studies were carried out on a laboratory installation on a real waste liquid. Drying of the samples was carried out in the open air, freezing-in the freezer. It is shown that on a dried and/or frozen carrier, the attached microflora is preserved. When the waste water supply is restored, the biological treatment process is resumed very quickly. The results obtained allow us to consider the process of biological purification with immobilized microflora suitable for intermittent conditions of its use.
Key words:
Key words: biological cleaning, organic substances, ammonium, aeration tank, carrier of immobilized microflora, drying, freezing, intermittent cleaning mode. Date of receipt in edition: 19.02.21 Date o f acceptance for printing: 22.02.21
УДК 628.11
СТРОИТЕЛЬСТВО ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ГОРНЫХ РЕКАХ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДАЧИ ВОДЫ НА ЦЕЛИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
О.Н. Зубарева*, Н.А. Шелапутина**, О.А. Стифеева*** * Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет геодезии и картографии» (МИИГАиК), г. Москва
** Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Государственный университет по землеустройству» (ГУЗ), г. Москва
*** Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), г. Москва
В статье рассматриваются вопросы, связанные со строительством водозаборных сооружений на горных реках для организации подачи воды на цели сельскохозяйственного водоснабжения. Приводится информация о природных условиях горных рек. Выяснено, что данные водотоки не совсем хорошо изучены, что не позволяет в полной мере провести их классификацию. Однако их использование для целей водоснабжения является перспективным направлением, т.к. качество воды в них хорошее, и они не загрязнены сточными водами. Предлагается использовать для забора воды из горных рек схему с водозаборным сооружением берегового типа, которое включает в себя дополнительно радиальные отстойники. Это позволяет проводить дополнительное осветление воды из горных рек, которые, как правило, являются высокомутными.
Ключевые слова:
горная река, водоснабжение, водозаборное сооружение, отстойник, мутность, водоводы, каналы. История статьи: Дата поступления в редакцию 11.02.21
Дата принятия к печати 13.02.21
Горные реки являются перспективными водотоками, из которых возможен забор воды не только на хозяйственно-питьевые нужды городов и населенных пунктов, но и также на цели сельскохозяйственного водоснабжения.
Гидрологический потенциал горных рек для целей водоснабжения еще не до конца изучен [1-2]. Однако, с уверенностью можно сказать об их перспективе использования, прежде всего, из-за высокого качества воды в таких водотоках, отсутствия цветения и загрязнения сточными водами, которые образуются в результате жизнедеятельности людей. Это позволяет организовать различные виды сельскохозяйственных производств и, осуществив туда подачу необходимого количества воды, получать заданный объем ежегодного урожая, а также для целей экспорта, получая необходимый экономический эффект для народного хозяйства.
Сегодня провести определенную классификацию горных водотоков не представляется возможным потому, что их характеристики различны в зависимости от географического местоположения. Кроме того, не все горные реки на сегодня являются хорошо изученными и изученными в полной мере вообще, т.к. иногда находятся в достаточно удаленных районах горной местности. Однако еще одним преимуществом их использования будет являться возможность забора и подачи воды до объектов сельского хозяйства самотеком, не используя насосные станции, что является несомненным преимуществом для снижения капитальных затрат как на строительство всей системы, так и на ее дальнейшую эксплуатацию.
Как правило, для выбора объекта с целью организации сельскохозяйственного водоснабжения следует отдавать предпочтение горным рекам с высоким расходом воды. Это позволит отказаться от устройства дополнительных и сложных гидротехнических сооружений, таких как, водные тоннели, каналы, а также водосливные плотины, сооружение которых не только значительно усложняет, но и удорожает строительство всей системы в целом, а также усложняет ее дальнейшую эксплуатацию [3]. Кроме того, регулирование стока с объединением нескольких рек в один крупный водоток должен рассматриваться с определенным обоснованием и быть хорошо проработан [4-6].
Вместе с тем, горные водотоки имеют определенные особенности, которые необходимо учитывать при организации забора воды из них на цели сельскохозяйственного водоснабжения. К ним относят, прежде всего:
- наличие большого количества донных и взвешенных наносов, значительная вероятность загрязнения воды плавником;
- вероятность значительного увеличения стока по причине схода снежных лавин;
- возможность систематического уменьшения стока в случае снижения питания реки;
- высокая мутность водного объекта, а также наличие большого количества шуги, в том числе и возможность образования шугозажоров и заторов в русле водотока в различные сезонные периоды;
- возможность деформации русла, а также его изменение по причине больших скоростей течения;
- появление селевых потоков, а также различные сейсмические явления в горной местности, напрямую влияющие на характер течения водотока;
- изменение размеров реки (ширины и глубины) на определенных участках.
После выбора водотока, откуда планируется забор воды, целесообразно ранжировать его участки и выделить тот, на котором строительство водозаборного сооружение будет наименее затратным с учетом различных природных условий и особенностей [7-8]. Для этого, как правило, подойдет участок горного водотока, который по своим характеристикам приближен к участку равнинной реки. Для него будет характерно наличие достаточных расходов реки и необходимых глубин на всем протяжении выбранного участка, что позволит организовать отбор воды без использования вспомогательных сооружений [9-10]. Кроме того, переформирование дна и
03
г
м О
-I
м
Э СО
< *
са -о ш I ш й
в £ : Ц * ^
31 *
■ I ГО
О ® I <>£
£8 2
¡Г о 5
= 3 5
ш и с Зю:
3 ГО 5 т Я
=
> (0 1 ^ Л ГО
ш£а
ни о к
^ Й ^ в
П X X
■ о го ха*
■ н <и О и а
берегов не должно быть в больших пределах, что позволит избежать больших затрат на берегоукре-пление в месте установки водозаборного сооружения.
В качестве оптимального метода авторы предлагают использовать схему забора воды с помощью водозаборного сооружения берегового типа, которое будет располагаться на берегу горного водотока. Водозаборное сооружение представляет собой сеточный водоприемный колодец с двумя секциями. Он совмещен с насосной станцией первого подъема. Дополнительно в систему встраиваются радиальные отстойники с учетом того, что мутность воды в водном объекте может быть значительной, что позволит с ней бороться и получать воду требуемого качества. На рис. 1. представлена схема данного сооружения по забору воды.
Рис. 1. Схема водозаборного узла в виде сеточного водоприемного колодца на горном водотоке
с использованием радиальных отстойников: 1 — водозаборное сооружение берегового типа с насосной станцией первого подъема; 2 — напорные водоводы; 3 — открытые самотечные водоводы (каналы); 4 — радиальные отстойники; 5 — закрытые самотечные каналы;
6 — сбросные галереи для удаления промывной воды;
7 — выпускной оголовок для сброса промывных вод;
8 — водопроводные очистные сооружения (В.О.С.)
Система работает следующим образом. Так как на горной реке высока вероятность транзита шуги непосредственно в толще водного объекта и по всему течению в пределах практически всего года, но на установленном водозаборном сооружении предлагается использовать решетки с электрообогревом. Они будут растапливать лёд и он не будет забивать водоприемные окна на сеточном водоприемном колодце, не мешая поступлению туда воды в заданном количестве. Дополнительно в системе может использоваться береговая шпора (по ходу движения воды) для того, чтобы отводить от водозаборного сооружения значительный объем воды с транзитной шугой в ее толще, делая плавное обтекание потока, подходящего к водозабору.
Место установки водозаборного сооружения должно быть укреплено каменной наброской, либо бетонными плитами для того, чтобы берег вблизи водозаборного сооружения не размывался течением водотока, скорости которого могут быть значительны.
Фундамент сеточного водоприемного колодца имеет глубину не менее двух метров. В водоприемном отделении сеточного колодца необходимо организовать удаление взвешенных веществ с целью предотвращение его засорения наносами, приходящими из водного объекта.
Вода по напорным водоводам заходит в каналы и, проходя по ним, направляется в радиальные отстойники. Их задача — отстаивание пришедшей от водозабора воды с целью удаления из нее огромного количества взвешенных веществ, что способствуют ее осветлению. Взвесь оседает на дно радиальных отстойников, а затем удаляется промывной водой из них. По сбросным галереям данная вода направляется в сторону выпускного речного оголовка и сбрасывается в низовье реки.
Осветленная вода из радиальных отстойников поступает на водопроводные очистные сооружения с целью дальнейшей очистки в случае необходимости доведения ее до требуемых норм.
В случае, если изначальное качество воды в водотоке удовлетворяет требованию к качеству на сельскохозяйственные нужды в полном объеме, то в системе могут полностью отсутствовать водопроводные очистные сооружения. В другом случае схема водоподготовки может быть значительно упрощена, что позволит не только снизить затраты на очистку воды, но и также уменьшить стоимость всей системы в целом.
Основные выводы по статье можно сгруппировать следующим образом:
- перспективно использовать горные реки для целей сельскохозяйственного водоснабжения, но только при дополнительных изучениях конкретной реки и природных условий окружающей местности;
- самым рациональным решением для строительства водозаборного сооружения становится место на водном объекте горной реки, которое по своим характеристикам схоже с участком равнинной реки;
- рациональной схемой забора воды из реки становится схема с радиальными отстойниками и водозаборным сооружением берегового типа без применения специальных средств и сооружений с целью снижения капитальных затрат на строительство и эксплуатацию объекта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Порядин А.Ф. Развитие водоснабжения в России. XX век. — М.: Издательский дом НП, 2003. 96 с.
2. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод (Справочное пособие к СНиП). — М.: Стройиздат, 1990. 256 с.
3. Иванов Е.С. Технология и организация работ при строительстве объектов природообустройства и водопользования: Учебник. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2014. 360 с.
4. Орлов Е.В. Инженерные системы зданий и сооружений. Водоснабжение и водоотведение. М.: Издательство АСВ. 2015. 216 с.
5. Боровков В.С. Маркова И.М. Внутрирусловые геоэкологические процессы в водотоках на урбанизированных территориях // Экология урбанизированных территорий. 2006. № 1. С. 12-16.
6. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. — М.: Стройиздат, 1988. 399 с.
7. Орлов В.А., Квитка Л.А. Водоснабжение. М. Издательский дом Инфра-М. 2015. 443 с.
8. Сомов М.А., Журба М.Г. Водоснабжение. Том 1. Системы забора, подачи и распределения воды. — М.: АСВ, 2010. 262 с.
9. Гидрология и гидротехнические сооружения: учебник / Г.Н. Смирнов и др. ; под ред. Г.Н. Смирнова. — М.: Высшая школа, 1988. 472 с.
10. Орлов Е.В. Районы крайнего севера. Особенности забора воды из поверхностных источников // Технологии мира. 2013. № 8. С. 37-42.
Z м
О
-I
м
D CD
< *
со J ш I ш й
в £ : t i i 3 1 s
■ I ГО
О ® I
<>£
=E§ 8 ¡Г о s
= S 5
ш о c
3 ro s
J n i =
> (0 1 ^ л ГО
ш£а CLu о
<£ к ^ ^
ч
m s х
■ о го хи*
■ н <и О и а
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
О.Н. Зубарева, Н.А. Шелапутина, О.А. Стифеева. Строительство водозаборных сооружений на горных реках для организации подачи воды на цели сельскохозяйственного водоснабжения. — Системные технологии. — 2021. — № 38. — С. 32—36.
CONSTRUCTION OF WATER INTAKE STRUCTURES ON MOUNTAIN RIVERS FOR THE ORGANIZATION OF WATER SUPPLY FOR AGRICULTURAL WATER SUPPLY
O.N. Zubareva*, N.A. Shelaputina**, O.A. Stifeeva***
* Moscow State University of Geodesy and Cartography (MIIGAIK), Moscow ** State University Of Land Use Planning (SULUP), Moscow
*** Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), Moscow
Abstract.
The article deals with the issues related to the construction of water intake structures on mountain rivers for the organization of water supply for agricultural water supply. Information about the natural conditions of mountain rivers is provided. It was found that these watercourses are not well studied, which does not allow them to be fully classified. However, their use for water supply purposes is a promising direction, since the water quality in them is good, and they are not polluted by wastewater.
It is proposed to use for water intake from mountain rivers a scheme with a water intake structure of the coastal type, which additionally includes radial settling tanks. This allows for additional clarification of water from mountain rivers, which, as a rule, are high-flow.
Key words.
mountain river, water supply, water intake structure, sedimentation tank, turbidity, water pipes, channels. Date of receipt in edition: 11.02.21 Date o f acceptance for printing: 13.02.21
