Приглашаем посетить сайт

Большая медицинская энциклопедия (1970)
БАССЕЙНЫ

БАССЕЙНЫ

БАССЕЙНЫ. Различают обычно бассейны в отношении 1) гидрологии и 2) санитарной техники. В гидрологии отличают бассейны водосборные рек, а в санитарной технике (в водоснабжении и в канализации) - бассейны отстойные. I. В. водосборным реви называется вся территория (площадь земной поверхности), с к-рой атмосферные осадки естественно стекают в реку по склонам долин самой реки и всех ее притоков. Вода, протекающая в каком-либо определенном месте (поперечном сечении) реки на ее протяжении, собирается только с некоторой части всего речного бассейна (с которой атмосферные осадки стекают в реку на всем вышележащем участке реки). Эта часть речного бассейна и является Б. водосборным реки для данного ее места (сечения). При искусственном водохранилище, образованном, напр., плотиной, бассейном его (водосборным Б.) является вся площадь поверхности, с которой атмосферные осадки стекают в водохранилище. В сан. отношении установление границ Б. является весьма важным потому, что, строго говоря, во всем бассейне той части реки, которая лежит выше водоприемника водопровода, и во всем бассейне водохранилища (или, по крайней мере, в ближайшей к приемнику части, определяемой путем предварительных сан. и технических изысканий) необходимо установление сан. и технического надзора. Кроме того, известная техническая подготовка Б. водохранилища (при сооружении последнего) может иметь значение для физико-химических качеств собираемой в водохранилище воды. При потоке подземной воды для какого-либо поперечного сечения водосборным бассейном будет вся область, которая служит для питаршя потока выше этого поперечного сечения (см. Артезианские воды). П. Б. отстойные в водоснабжении представляют собой резервуары для периодического или непрерывного отстаивания. Периодическим отстаиванием называется такое, когда Б. наполняются и после отстаивания воды опоражниваются. Непрерывное отстаивание происходит при постоянном медленном течении. При периодическом отстаивании Б. отстойный представляет собой открытый, вырытый в земле резервуар с днищем и стенками, покрытыми камнем, глиной, бетоном и другими водонепроницаемыми материалами. При непрерывном отстаивании Б. отстойный-подземный, устроенный из камня, обычно из железобетона, открытый или закрытый резервуар, длиной, примерно, 50-100 л», шириной ок. 25-ЪОм, разделенный тонкими циркуляционными перегородками на отдельные продольные коридоры шириной около 5 м каждый, для лучшего направления воды и достаточно равномерного распределения ее по отдельным коридорам. Поэтому, поступающая в отстойный Б. вода направляется сначала через приемную камеру в поперечный коридор, через окна (водосливы) последнего расходится по отдельным продольным коридорам, в конце отстойного Б. переливается опять через окна в другой поперечный коридор и из него уже отводится на фильтры. Длина отстойного Б. L определяется по времени t и скорости v отстаивания. Если v--жм/сек., t - часы, L - метры, то L = (t.v. 60.60): : 1000=3,6 t.v. Поперечное сечение Б. fim² определяется по скорости v и количеству отстаиваемой за сутки воды S (куб. см): (24.«.60) = S: В свою очередь а =В. h, при чем В-ширина отстойного Б., h-полезная глубина воды. Принимают h в пределах 2,5-4,5 м, при чем меньший предел относится к закрытым отстойным Б., больший-к открытым. Полная глубина отстойного Б. больше h на величину слоя осадков А_х. Зная из анализов количество взвешенных примесей в отстаиваемой воде и считаясь с промежутком времени между двумя последовательными чистками отстойного Б., можно найти h_t. Чистка отстойного Б.-обычно редкая (2- 3 раза в год). Колич. выпадающих из воды осадков уменьшается по мере движения ее по отстойному Б., в силу чего дну последнего (в целях сохранения постоянства скорости воды), придается однообразный подъем i =0,005 - 0,02 м, в сторону движения. Это весьма важно с сан .-технической точки зрения, т. к. предупреждается вымывание из отстойного Б. уже осевших осадков, которое могло бы иметь место при увеличении скорости в каком-либо суженном от осадков сечении. Кроме того, в конце отстойного Б. выпадают из воды более легкие примеси, опускающиеся очень медленно; для них полезно иметь меньшую глубину отстойного Б. Осадки удаляются из отстойного Б. обычно вручную и выпускаются по грязевым каналам прямо в реку (ниже водоприемника) или на специальные иловые площадки для подсушивания. Стоимость закрытых отстойных Б., примерно, 40-80 коп. на 1 куб. м вместимости их. Открытые отстойные Б. дешевле, но, с сан. точки зрения, значительно хуже закрытых. (Б. отстойные вертикальные для отстаивания при коагулировании- см. Коагулирование.)

Лит.: Гениев Н. Н., Городские водопроводы, Гиз, 1924; Dienert M., Cours d'epuration des eaux et assainissement des cours d'eaux, 1922; Tume-aure a. R u s se 11, Public water-supplies, 192t;Tpy-ды водопроводных и сан.-техн. съездов. Н. Гениев. Ш. В. отстойные в канализации, иначе отстойники, осадочные бассейны, осадочники, служат при очистке загрязненных (сточных) вод для удаления из них возможно большего количества нерастворенных веществ, способных осаждаться; удаление это в значительной степени ослабляет вред, наносимый общественным водоемам спуском в них сточных вод. Вместе с тем, предварительное отстаивание нерастворенных взвешенных веществ сточной жидкости весьма облегчает процессы окисления растворенных органических веществ на био-фильтрах и других аналогичных устройствах (при пропуске сточных вод через очистные био-стан-ции). Поэтому, отстойники - как таковые или как часть других сооружений (Эмшер-ские бассейны)-являются необходимой частью почти всякой очистной установки и применяются: 1) при благоприятных местных условиях как самостоятельный метод очистки вод; 2) как сооружение для предварительной обработки сточных вод перед биол. очисткой на окислителях (фильтрах), аэро-тэнках, аэрофильтрах, а иногда и на полях фильтрации; 3) как промежуточное соору- жение, располагаемое -между ступенями двухступенного био-окислителя (фильтра), и 4) как сооружение, завершающее процесс очистки на капельных (непрерывно действующих) биол. окислителях (фильтрах), на аэротэнке, на аэрофильтре (т. н. декан-таторы). Для задержки грубых нерастворимых веществ перед отстойниками обычно ставятся решетки различных систем, а при очистке сточных вод, могущих содержать значительное количество тонущих минеральных веществ, кроме того, песколовки. В первых двух случаях устройства отстойников осаждение производится или без прибавления хим. реактивов (отстойники механического действия) или с добавлением таковых (химическая очистка); в остальных случаях применяются отстойники исключительно механического действия. В зависимости от того, производится ли осаждение РАЗРЕЗ no CD при покойном стоянии воды или при ее движении, различаются отстойники контактного типа, периодически действующие, и отстойники проточные, действующие постоянно. В настоящее время устраиваются, по преимуществу, проточные отстойники, которые бывают двух видов.-1. Отстойники с горизонтальным движением воды (см. рисунок 1) устраиваются из кирпича, камня, бетона, железобетона, в виде расположенных в земле резервуаров, прямоугольного очертания в плане (соотношение сторон 1:4 до 1:10). Наибольшее количество осадка (ила) выпадает в первые минуты движения воды в отстойнике (по опытам в г. Кельне для городской канализационной воды, в первые 5 мин. выпадает 41,8% всех нерастворимых веществ, после чего в продолжение след. 12 ч.выделяется дополнительно 26,8%). Поэтому вначале отстойники имеют большую глубину, образуя т.н.грязеловку. В дальнейшем дно отстойника повышается для удобства сползания осадка в грязеловку. Рациональное очертание дна отстойника имеет существенное значение для результатов его работы, что, в связи с огромным разноооразием количества нерастворимых веществ, содержащихся в сточных водах разного происхождения (так, напр., сточные воды пивоваренных заводов содержат нерастворен. веществ от 94 до 240 мг на 1 л, городские канализационные воды 600 - 700 мг на 1 л, воды шерстомоен- до 42 з на 1 л), и с различной быстротой осаждения, требует предварительного изучения этих процессов (построение кривой осаждения) для каждой данной сточной воды. Основные размеры отстойника определяются по след. данным: а) по скорости движения воды в отстойнике'-от 1 до 10 мм и не свыше 20 мм; б) по времени отстаивания, т. е. пребывания воды в отстойнике-от 2 до 6 часов (если отстойник одновременно выполняет роль уравнителя состава воды, то время пребывания увеличивается до 12 ь 24 час); в) по глубине отстойника, измеряемой в конце его - от 0,5 до 2 jh; г) по промежутку времени между удалениями ила из отстойника. Для того, чтобы ил в отстойнике не загнил и тем не стал бы ухудшать качества очищаемой воды, он (в зависимости от его свойств) должен периодически удаляться (обычно через 3 - 7 суток). Удаление желательно, если допускают местные условия, производить самотеком; при невозможности-путем перекачки. При устройстве отстойников необходимо стремиться к возможно более равномерному протоку воды через все поперечное сечение их. Как приток воды, так и выпуск производят по всей ширине отстойника через щели под уровнем воды или через водосливы. При канализационной воде осадок (ил) получается зловонный, содержащий, в зависимости от скорости протекания, от 95 до 98% воды. На сан. сторону очистки отстойника от ила должно быть обращено особое внимание. По обычно придаваемому уклону дна отстойника (Vm) ^ил самосплавом к грязеловке стекать не может, и необходимо после спуска воды из отстойника вручную продвигать его деревянными скребками. Желательно применение для этого механических приспособлений. Имеются системы отстойников, при которых ил выпускается без остановки работы отстойников. Общий эффект работы отстойных Б. с горизонтальным движением воды зависит от состава сточной воды; для городских канализационных вод отстойники задерживают, в среднем, 60 - 65% всех нерастворенных веществ, содержащихся в сточной воде.-2. При недостатке места для отстойников с горизонтальным движением воды, при высоком стоянии грунтовых вод, а также независимо от этих условий,-применяются отстойники с вертикальным движением в о-д ы (осадочные колодцы). Скорость движения воды в них зависит от характера нерастворенных веществ; для канализационных городских вод скорость принимается равной приблизительно 1 мм в секунду. Форма очертания в плане-круглая (см. рисунок 2), по применяется и квадратная; диаметр колодца определяется расчетом по количеству очищаемой воды. В отношении удаления ила, благодаря малой поверхности и удобству сползания ила на дно, оса- дочные колодцы имеют существенные сан. преимущества перед горизонтальными отстойниками; ил в них удаляется также, по возможности, самотеком, давлением высокого столба жидкости, заключающегося в колодце, через особые иловые трубы, снаб-. женные задвижками; трубы располагаются ниже уровня воды в колодце на 1-1,5 м.

шштш тшш^ш

Рисунок 2. Отстойник системы Кремер (с вертикальным движением воды). Эффект работы тот же, что и у отстойников с горизонтальным движением воды. В зависимости от некоторых деталей устройства различаются системы-Дортмундские, Ней-штадские колодцы, колодцы Кремера и др. Ил из отстойников и осадочных колодцев выпускается для подсушивания на иловые площадки или направляется предварительно в загниватели.

п. Белов. Б. отстойные в канализации; характеристика с био-хим. точки зрения. Отстойники в качестве сооружений предварительной очистки сточных вод оказывают большое влияние на последующую биолог, очистку, поскольку уже в отстойниках начинаются процессы био-хим. распада сточной жидкости и выделенного из нее осадка. Отстойники, конструкция и формы к-рых очень разнообразны, представляют собой Б., рассчитанные на уменьшение скорости протекающей через них жидкости до такой степени, чтобы вызвать выпадение на дно отстойника взвешенных веществ (осадка). При горизонтальном направлении скорость течения обычно колеблется между 1 и 10 мм в секунду; «период обмена» (время прохода жидкости через отстойник)-от 2 до 6 часов . В этих условиях удается задержать от 60 до 75% взвешенных веществ, смотря по концентрации жидкости. Отстойник должен быть обеспечен нек-рым запасом объема для выпадающего осадка и приспособлен для удобного периодического (через 5-15 дней) удаления осадка (см. рисунок 3). Но роль отстойника не ограничивается задержкой взвешенных веществ; своим значительным объемом отстойник выравнивает состав (сглаживает колебания) протекающей через него жидкости, что имеет очень большое значение для спокойной работы окислителей, получающих осветленную в отстойнике жидкость. Чем меньше приток воды на биостанцию и больше колебания ее состава, тем полезнее увеличивать период обмена воды в отстойнике. Не следует забывать и про то, что первичные био-хим. и физ.-хим. изменения сточных вод начинаются еще в подводящих воду каналах и трубах и что эти изменения продолжаются в отстойниках. Сюда относятся гидролитические процессы (напр., гидролиз мочевины), реакции обменного разложения (от примеси производственных или

Рисунок 3. Схема отстойника с горизонтальным

течением: 1-впуск жидкости; 2-полупогру- шенная перегородка; 3-выпуск осветленной воды; 4-выпуск осадка. мыльных вод), изменения степени дисперсности коллоидов, их адсорпция, изменения активной реакции (см.). Все эти явления, особенно в случае короткого трубопровода к станции, протекают и в отстойнике. Поэтому понятно, какое значение получает в этом случае увеличение периода обмена, при чем в отстойнике обстановка усложняется био-хим. процессами распада осадка, жидкие и газообразные продукты к-рого поступают в протекающую через отстойник сточную жидкость. Это последнее обстоятельство считается б. ч. неблагоприятным для последующей очистки жидкости, а потому требует возможно частого удаления осадка в «свежем» виде (незагиив- шим). Такой «свежий» осадок обладает отвратительным запахом, слизистой консистенцией, затрудняющей высушивание, и является приманкой для мух. Это делает обработку «свежего» осадка наиболее слабым и больным местом и в санитарном и в техническом отношении. Только экономия в размерах отстойников заставляет с ним мириться (см. Воды сточные). В этом отношении значительное преимущество имеет т. н. «септик-тэнк» (septic tank), септический, или гнилостный бассейн, или

Рисунок 4. Схема септик-тэнка: 1-впуск жидкости; 2-полупогрушениые перегородки; 3-выпуск осветленной воды; 4-выпуск осадка. На поверхности-всплывающая корка, на дне-гниющий осадок.

просто «септик», задачу к-рого составляет, наряду с выделением осадка (функция Б. отстойного), его био-хим. разрушение. Это достигается путем анаэробных микробиаль-ных процессов и приводит (при благоприятных условиях) к тому, что часть органического вещества (взвешенная и коллоидная) сбраживается с выделением растворимых и газообразных продуктов и объем осадка уменьшается; он утрачивает присущую свежему осадку слизистую консистенцию и легче отдает воду. Что же касается зловония, то для септика характерен запах H₂S, выделяющийся и из септика и из осадка. Но т. к. осадок из септика выпускается лишь 1-2 раза в год, то неудобства в этом отношении значительно меньше, чем в случае «свежего» осадка. Септик-тэнк рассчитывается не меньше, чем на 12-часовый период обмена жидкости, а б. ч. на 24 часа, с соответствующей небольшой скоростью течения (см. рисунок 4). Объем септика должен быть рассчитан на хранение выделенного осадка между двумя чистками (б. ч. 2 раза в год), т. е., примерно,-на 6-месячное количество осадка, к-рый задерживается в септике несколько сильнее, чем в обычном отстойнике, и к-рый в главной массе распределяется по дну септика (но отчасти всплывает, образуя иногда очень мощную корку). Это заставляет давать септикам достаточную глубину (свыше 2 м). В этих условиях анаэробная обстановка создается во всей толще воды и осадка, за исключением лишь самого поверхностного слоя воды (и корки). Для септика наиболее характерны гидролитические и восстановительные процессы, к-рые сильнейшим образом изменяют природу «осадка». Белки пептонизируются, переводятся в ами-но-соединения и в аммонийные соли. Жиры омыляются. Вообще же, процесс идет в сторону разрушения до С0₂ некоторой части молекулы органических веществ с выделением восстановленных продуктов в виде сернистых соединений, аммонийных солей, солей жирных кислот и сложных углеродистых «гуминовых» веществ. В виде газов выделяются из септика CH_t (метан), Н, С0₂ и H₂S. Восстановительные процессы захватывают кислородные соединения азота (нитраты), S (сульфаты) и Fe. В частности, Fe связывается в осадке H₂S, в форме сернистого железа, окрашивающего осадок в черный цвет. Жидкость, вытекающая из септика, может быть прозрачна и бесцветна, но, будучи насыщена H₂S, опалесцирует и очень часто, увлекая за собой частички черного ила (чем нарушается процесс отстаивания), окрашивается в темный цвет. В этом случае из септика легко получить жидкость с ббльшим количеством взвешенных веществ и с большей потребностью в О, чем «сырая» сточная жидкость, а потому возможны затруднения с ее последующей очисткой. Распад осадка в правильно работающем септике несомненно уменьшает его объем, но вряд ли больше, чем на 30%. При достаточном удалении от жилья, септик не требует перекрытия, которое часто создается образованием корки. Перекрытие необходимо, если септик расположен близко к жилым домам; тогда зловонные и горючие газы, выделяющиеся из септика, легко дающие с воздухом взрывчатую смесь, требуют хорошей вентиляции под перекрытием септика. Вытяжные трубы не должны иметь связи с дымоходами. При чистке септика особое внимание следует обратить на возможность отравления H₂S рабочих, соприкасающихся с осадком и находящихся внутри септика. Это обстоятельство следует вообще иметь в виду при всяких работах в канализационных сооружениях, где имеются отложения осадков. Хорошо перегнивший осадок, удаляемый из септика, довольно быстро отдает воду (сохнет), но он получается сразу в большой массе, требует соответственно большой площади для сушки, в первые дни издает резкий запах H_aS и привлекает к себе мух. В последнее время для предварительной очистки фекально-хозяйственных вод септик уступает место более совершенным устройствам, но он далеко не утратил своего значения в случае обработки нек-рых «производственных» вод и даже для фекально-хозяйственных вод находит себе применение тогда, когда требуется «выравнивание» расхода, когда нет шансов на умелую эксплоатацию новейших устройств и когда не очень остро стоит вопрос о запахе. Комбинацию простого Б. отстойного с септиком (вернее, усовершенствование септика) представляют конструкции двухъярусных отстойников, предложенных в Германии Имгофом (Imhoff, 1907 г.) и в Англии Тревисом (Travis, 1906 г.). Гидролитический бассейн Тревиса (Тревис-тэнк) в своей первоначальной конструкции (г. Норвич) состоит из прямоугольного резервуара, по бокам которого размещены отстойные отделения, сообщающиеся с помощью отверстий с расположенной под ним гнилостной камерой, куда и проваливается через указанные отверстия осадок, выделенный в отстойных отделениях. Этим путем достигается сохранение в «свежем» состоянии осветляемой жидкости. Через от- | стойник пропускают ⁴/₅ всей жидкости (период обмена около 3 час). Кроме того, в отстойных отделениях подвешены так наз. коллоидоры-деревянные пластинки, создающие большую поверхность для адсорпции из протекающей жидкости коллоидальных примесей, к-рые в форме сгустков соскальзывают с пластинок коллоидора в гнилостную камеру. Через гнилостную камеру постоянно поддерживают проток сточной жидкости в количестве Vs всей массы (период обмена около 12 часов). Это-характерная особенность Тревис-тэнка. Наконец, ⁴/в осветленной жидкости и Vs ^из гнилостной камеры смешиваются и сообща проходят третье отделение-гидролитическую камеру (тоже с коллоидором), в к-рой процесс заканчивается. Эффект осветления Тревис-тэнк дает хороший, но, вероятно вследствие сложности конструкции, большого распространения не получил. Относительно количества и качества получаемого осадка сведения очень разноречивы. В г. Лютоне (Англия) отделения бассейна размещены концентрически вокруг центрального колодца, служащего для выпуска ила. (Тревис-тэнки этой формы устроены в Харькове и в Симферополе.) Конструкция, разработанная Имгофом для очистительных сооружений в районе реки Эмшер (Рурская, область), получила у нас название Эмшерского B.(Emscher Brunnen) или Эмшерского колодца (см. рисунок 5). Э м-шерский Б. в своей типичной форме представляет глубокий резервуар (до 8- 10 м), состоящий из двух цилиндрических Б. с коническим дном. В их верхней части расположено осадочное отделение в виде 1-2 лотков, сообщающихся длинной щелью с нижележащим гнилостным отделением. Время обмена в лотках обычно колеблется от 1 до 3 час. (скорость, как в отстойнике). Иловое (гнилостное) отделение рассчитывается на длительное пребывание ила (от 2 до 6 мес). В Эмшерском Б. нет постоянного протока сточной жидкости через иловое отделение; сточная жидкость поступает туда лишь периодически, в связи с выпуском части перегнившего ила. Анаэробный распад осадка в иловом отделении Эмшерского Б. в нормальных условиях идет в щелочной среде и характеризуется отсутствием H₂S в выделяющихся газах, которые состоят, гл. обр., из метана (до 80%) и С0₂ (15%). Процесс распада осадка-комбинированное брожение, первую фазу которого составляет образование кислот жирного ряда из белков, углеводов и жиров, вторую фазу- их сбраживание до метана. Процесс идет правильно лишь в случае, если физ.-хим. обстановка благоприятна для обеих групп участвующих в нем микробов. В противном случае, если слабо участие второй группы, процесс распада идет аномально: возникает кислое брожение с выделением H_aS, выражающееся всплыванием осадка и вспучиванием его в такой мере, что он попадает в лотки и совершенно нарушает работу Эмшерского Б. Одним из условий правильной работы Эмшерского бассейна является хорошее перемешивание вновь поступающего осадка со старым, хорошо выбродившим. Быстрота распада осадка в сильной степени зависит от температуры воздуха и сточной жидкости, которая поэтому имеет большое значение при расчете илового отделения (ею

Рисунок 5. Схематический план Эмшерского бассейна: 1-впуск жидкости в отстойный поток; 2-продольная щель на дне лотка; з-«газовые отдушины» (тут собирается «корка»); 4-иловые трубы; 5-сушильные площадки; 6-выпуск осветленной воды. Расположение подводящих и отводящих каналов допускает пустить жидкость в обратном направлении.

определяется время пребывания в нем осадка). Осадок из Эмшерского Б. при правильном брожении удаляется периодически, небольшими порциями, через 7-10 дней. Обычно для этого пользуются гидравлическим напором, устраивая наружное отверстие иловой трубы, к-рая всасывает осадок с самого дна, на 1,5-2 л ниже уровня воды в Эмшер-ском бассейне. Вследствие большой глубины зрелый осадок содержит малое количество воды,-объем зрелого осадка раз в 10 меньше, чем в свежем состоянии. Запах зрелого осадка напоминает запах асфальта, жженой резины, сургуча; запах этот не составляет приманки для мух. Осадок утра

Рисунок 6. Эмшерский бассейн с приспособлением для улавливания светильного газа из «газовых отдушин».

чивает также свою слизистую консистенцию. В результате осадок из Эмшерского Б. быстро сохнет, не распространяет зловония и требует меньшей площади для сушки. Последние усовершенствования Эмшерского бассейна направлены на использование светильного газа (см. рисунок 6 и 7). При благоприятных температурных условиях получают в сутки на жителя 8 л газа, обладающего большой теплотворн. способностью (до 7.000-8.000 тепловых единиц). Во многих городах Германии продажей газа отчасти окупаются расходы по очистительной установке. Эмшерский В.-одно из наиболее совершенных устройств для предварительной очистки сточных вод, но требующее очень внимательного ухода, как и всякое устройство, основанное на использовании био-хим. про-

Рисунок 8. Резервуар для отдельного выбражи-вания осадка («метан-тэнк»): 1-впуск «свежего» осадка; 2-железобетонное перекрытие с отверстием, закрытым деревянной решеткой; г-иловая труба для перегнившего осадка; 4-суш. площадка; S- газопровод из колпака; 6-спускная труба для излишка жидкости; 7-отверстия для выхода излишка жидкости.

уменьшения объема сооружения такие камеры устраиваются с искусственным ото^ плением, для чего используется отходящий из метан-тэнкасветильный газ. (Литература приведена в статье Биологический метод очистки стоЧНЫХ вод.)

С. Строганов.