а) источник, питающий данный водопровод;

б) бассейн питания водоисточника и его притока с границами по водоразделам, другие источники и грунтовые воды, которые могут оказать неблагоприятное влияние на качественный или количественный состав воды в водоисточнике;

в) окружающую территорию с населенными пунктами, фермами, зданиями, сооружениями и устройствами, оказывающими на источник определенное влияние.

Границы второго пояса определяют расчетом.

Задача данного расчета заключается в установлении границ, обеспечивающих предотвращения попадания в скважину как неустойчивых (бактериальных, радиоактивных и др.), так и устойчивых (химических) загрязнений. Удаление границы зоны предусматривается такое, чтобы время, в течение которого вода пройдет от границ зоны до скважины, было меньше расчетного срока эксплуатации скважины.

При расчете учитывается область воронки депрессии, создаваемая скважинами, а также направление и величина естественной скорости грунтового потока.

Ширина зоны на участке, расположенном от скважины против направления движения подземных вод

A=2R₁+50 (4.6)

(4.7)

где Q- расчетная производительность скважины, равная 1854 м³/сут;

k – коэффициент фильтрации, равный 32 м/сут;

i – естественный уклон уровня подземных вод, принятый 0,002.

м

Тогда А=2∙413 =826 м

Ширина зоны по направлению движения подземных вод

В=2∙R₂, (4.8)

,

м

Тогда В=2∙207=414 м

Длина зоны

C=R₃+R₄ (4.9)

(4.10)

м

Длина удаления границы зоны от скважины в направлении против движения подземных вод R₄ определяется методом подбора из уравнения для определения времени движения воды к скважине в направлении, совпадающем с направлением естественного потока

(4.11)

где – расчетное время, (для напорных межпластовых вод в пределах II климатического района), 10000 сут;

- коэффициент водоотдачи, равен 0,3;

– коэффициент фильтрации, 32 м/сут;

– естественный уклон подземного потока, 0,002;

– расчетная производительность скважин, 1854 м³/сут;

– удаление границы зоны от скважин в направлении против движенияподземных вод, м.

По формуле (3.18)

При R₄ = 2600мT_м будет составлять 7887сут.

По формуле (3.16)

м

Рисунок 4 – Схема границы зоны притока воды к скважине

Граница третьего пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условия, что, если за ее пределами в водоносный горизонт поступят химические (стабильные) загрязнения, они или не достигнут водозабора, перемещаясь с подземными водами вне области питания, или достигнут водозабора, но не ранее 50 лет.

Для защиты подземного водоисточника от химического загрязнения, преимущественно стабильного характера, необходимо, чтобы время продвижения загрязненной воды от границы третьего пояса ЗСО до водозабора было более принятой продолжительности технической эксплуатации водозабора.

1. Проектирование станции обезжелезивания

Вода из подземного источника содержит многообразие загрязняющих примесей. Для подачи воды требуемого качества населению и на производственные предприятия осуществляется обеззараживание воды. Метод очистки воды определяется на основании результатов технологических изысканий, выполненных непосредственно у источника водоснабжения.

1. Выбор метода очистки подземных вод

Наосновании результатов технологических изысканий, выполненных непосредственно у источника водоснабжения по качеству подземных вод, согласно [5], выбран метод обезжелезивания упрощённой аэрацией.

Обезжелезивание подземных вод методом упрощенной аэрации и фильтрования чаще всего используется в безнапорном варианте. Метод основанна способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтровании через зернистый слой выделять железо на поверхности зерен в виде каталитической пленки, состоящей из оксида трехвалентного железа FeO₃. Каталитическая пленка способствует образованию гелеобразного Fe(OН)₃. Эта пленка образуется в течение трех–пяти суток, считая от начала фильтрования после запуска фильтра в работу.

Данный интервал называется периодом зарядки загрузки. После завершения зарядки сформировавшаяся каталитическая пленка интенсифицирует процесс окисления железа в присутствии кислорода воздуха и выделения его из воды в виде гидроксида железа, который образует в слое фильтрующей загрузки (в межзерновом поровом пространстве) гелеобразную коллоидную структуру. По мере накопления осадка в загрузке и увеличения проскока железа в фильтрате фильтр останавливается и промывается обратным током воды. [6]

- содержание железа (общего) 7,5 мг/л, что менее 10мг/л;

- содержание двухвалентного железа – 6,5 мг/л, 85% от общего;

- рН воды – 7,5, что более 6,8;

- щелочность воды 1,5 мг-экв/л, что больше величины (1+Fe²⁺/28), равной 1,214 мг-экв/л;

- колиформные бактерии 10 шт/мл.

Упрощенная аэрация – излив воды в боковой карман открытых фильтров, высота излива над максимальным уровнем воды принята 0,7 м. Применяется одноступенчатая технологическая схема с безнапорными фильтрами, приведенная на рис.6.1.

1 – водозабор воды; 2 – воронка излива воды; 3 – скорый фильтр; 4 – РЧВ.

Рисунок 5 – Схема обезжелезивания воды упрощенной аэрацией и фильтрованием.

1. Составление высотной схемы станции обезжелезивания

Высотная схема представляет собой продольный профиль пути движения воды, на которой указываются отметки уровня воды в сооружениях, рассчитываемые с учетом потерь напора в каждом сооружении и в соединительных трубопроводах. Расчет ведется с самого низкорасположенного сооружения – резервуара чистой воды.

^{Отметка верхнего уровня воды в РЧВ, м, определяется по формуле}

^(4.12)

^гдеZ_з^{– отметка земли, м.}

^м

^{Отметка воды в фильтре, м, определяется по формуле:}

^(4.13)

^{где - потери напора в фильтре, принятый равными 3 м;}

^{- потери напора в трубопроводе от фильтра до РЧВ, принятый равными 0,5 м.}

м

^{Отметка воронки, м, определяется по формуле}

^{Zвор = Zв}_ф ^{+ (0,5÷0,7), м (4.14)}

^{Zвор = 39,5 + 0,7 = 40,2 м}

1. Проектирование и расчёт фильтров

Сопоставив качество воды в источнике с требованиями [7]. Так как анализ показателей качества воды показывает, что в воде присутствует железо общее, в том числе двух валентное железо 7,5 мг/л, обезжелезивание безреагентным фильтрованием методом упрощенной аэрацией. Метод упрощенной аэрации основан на способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтровании через зернистый слой выделять железо на поверхности зерен, образуя каталитическую пленку из ионов и оксидов двух- и трехвалентного железа. Эта пленка активно влияет на процесс окисления и выделения железа из воды. При этом методе не требуется окисление двухвалентного железа в трехвалентное железо и перевод его в гидроксид, в связи, с чем отпадает необходимость в устройстве дорогостоящих аэрационныхсооружений. Обезжелезивание воды производится на скорых безнапорных открытых фильтрах. При методе обезжелезивания с упрощенной аэрацией производят, излив исходной воды в карман с высоты 0,5 м над наибольшим уровнем воды в фильтре. Вода в этом фильтре насыщается кислородом воздуха при изливе ее из воронки. При падении воды с этой высоты концентрация кислорода в ней достигает 5-7 мг/л.

К достоинствам метода упрощенной аэрации с фильтрованием относятся простота обслуживания, технологическая надежность, низкая себестоимость очистки, безреагентная обработка воды.

С целью экономии воды на собственные нужды станции предусматривается оборот воды после промывки фильтров, заключающийся в следующем: грязная вода после промывки фильтров отводится в отстойники оборотного водоснабжения, откуда после длительного отстаивания равномерно откачивается и подается в голову сооружения, т.е. в водовод первого подъема, подающий воду на станцию обезжелезивания.

Осадок из отстойников оборотного водоснабжения периодически перекачивается на иловые площадки, располагаемые за пределами станции водоподготовки.

Общая площадь фильтров, м², определяется по формуле

, (4.15)

где Q– производительность станции очистки воды, 2524 м³/сут;

m– продолжительность работы станции в течение суток, 24 ч;

V_р.н. – расчетная скорость фильтрования, 8 м/ч;

n – число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, принимается 3 промывки;

W – интенсивность промывки, 16 л/с м²;

t₁ –продолжительность промывки, принимается, 0,1 ч;