Регулирующие и запасные емкости

 

Резервуары, используемые в системах водоснабжения, различают по форме в плане (круглые или прямоугольные), высоте расположения (напорные безнапорные), степени заглубления (подземные и надземные), материалу (железобетонные, стальные и др.). По назначению резервуары бывают: запасные, регулирующие, запасно-регулирующие, противопожарные, резервуары, работающие как водонапорные башни или баки пневматических установок. Запасные резервуары обеспечивают надежность работы систем водоснабжения, регулирующие резервуары – более равномерную работу насосных станций. Для надежности работы системы водоснабжения обычно устраивают не менее двух резервуаров (или двух изолированных отделений). Они оборудуются люками и скобами (лестницами) для возможности проведения их осмотра, чистки и ремонта (рис. 4.18).

Подземные резервуары в зависимости от системы и схемы водоснабжения размещают после очистных сооружений при заборе воды из поверхностных источников или после скважин при заборе подземных вод. В резервуарах предусматривают регулирующий объем и хранение запасного объема на случай пожара или аварии.

В общем виде полный объем (м³) резервуаров

W = W_рег. + W_пож. + W_авар.,                             (22)

где W_рег. – регулирующий объем воды для подачи в бассейны, м³;

W_пож. – объем воды для тушения пожара, м³;

W_авар. – объем воды для подачи в бассейны в случае аварии на внешних электрических сетях, м³.

 

Рис. 4.18. Железобетонный резервуар:

1 – подающая труба; 2 – всасывающая труба хозяйственных насосов;

3 –всасывающая труба пожарного насоса; 4 – спускная грязевая труба;

5 – переливная труба; 6 – изогнутая труба с отверстием для срыва вакуума

насосов после сработки хозяйственного запаса воды;

7 – поплавковый клапан; 8 – вентиляционная труба; 9 – лазы

 

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается отличие насоса от других гидравлических машин?

2. Как подразделяются насосы в зависимости от механизма передачи энергии жидкости?

3. Есть ли разница в понятиях «напор насоса» и «давление, развиваемое насосом»?

4. Может ли КПД насоса быть равным или превышать 100 %?

5. Как установить рабочую область насоса?

6. Что такое «характеристики» насосов и для чего они нужны?

7. Что называется допустимой высотой всасывания и как она определяется?

8. Почему не рекомендуется запускать насосную установку с центробежным насосом при открытой задвижке на напорном трубопроводе?

9. Как определить расчетный напор насоса?

10. Всасывающие и подводящие трубопроводы – это одно и то же или разные элементы насосной станции?

11. Что относится к запорной арматуре?

12. Чем отличается принцип действия задвижек от принципа действия дисковых затворов?

5. Системы водоподготовки и водоочистки

5.1. Основные требования к качеству воды при культивировании

Водных организмов

 

Вода является частью сложной системы единого биологического комплекса. Живые организмы в водоемах подвергаются воздействию различных факторов среды. Важнейшими условиями, определяющими жизнь водных организмов, являются температура, свет, газовый режим и содержание биогенных элементов. Вода содержит различные растворимые и взвешенные вещества, количество и состав которых определяют большое разнообразие ее химического состава. Норматив качества водной среды летних прудов карповых хозяйств для всех областей Республики Беларусь приведен в табл. 5.1. Этот состав зависит как от физических условий окружающей среды, так и от биологических и микробиологических процессов, протекающих в водоемах. Взаимообусловленное воздействие абиотических и биотических факторов, а также деятельность человека вызывают существенные различия в гидрохимическом режиме водоемов.

 

Таблица 5.1. Норматив качества водной среды для всех областей

 

Номер нормы	Наименование нормы	Единица измерения	Норма
1	2	3	4
1	Перепад температуры воды водоисточника относительно воды в прудах	^оС	Не более 5
2	Максимальное значение температуры поступающей воды	^оС	Не более 28
3	Окраска, запахи, привкусы		Должны отсутствовать
4	«Цветность»	нм, град	До 565 (до 50)
5	Прозрачность	м	Не менее 0,75–1,0
6	Взвешенные вещества	г/м^3 (мг/л)	До 25
7	Водородный показатель	рН	6,5–8,5
8	Кислород растворенный	г/м^3 (мг/л)	Не ниже 5,0
9	Свободная двуокись углерода	г/м^3 (мг/л)	До 25
10	Сероводород	г/м^3 (мг/л)	Отсутствие
11	Аммиак свободный	г/м^3 (мг/л)	Сотые доли
12	Окисляемость перманганатная   при содержании гуминовых веществ	гО2/м^3 (мгО2/л) гО2/м^3 (мгО2/л)	До 15   До 30
13	Окисляемость бихроматная	гО2/м^3 (мгО2/л)	До 50
Окончание табл. 5.1
1	2	3	4
14	БПК5	гО2/м^3 (мгО2/л)	До 3,0
15	БПКполн.	гО2/м^3 (мгО2/л)	До 4,5
16	Азот аммонийный	г/м^3 (мг/л)	До 1,5
17	Нитриты	г/м^3 (мг/л)	До 0,05
18	Нитраты	г/м^3 (мг/л)	До 2,0
19	Фосфаты	гР/м^3 (мгР/л)	До 0,5
20	Железо общее	г/м^3 (мг/л)	До 2,0
21	Железо закисное	г/м^3 (мг/л)	Не более 0,2
22	Жесткость общая	моль/л (мг-экв/л)	4–12 (2–6)
23	Минерализация	г/кг	1,0
24	Общая численность микроорганизмов	млн.клеток/мл	До 3,0
25	Численность сапрофитов	тыс.клеток/мл	До 5,0

 

Среди абиотических факторов внешней среды одно из основных мест принадлежит температуре воды, которая оказывает огромное влияние на все процессы жизнедеятельности водных организмов. Температура воды значительно устойчивее температуры воздуха, что обусловлено ее большей теплоемкостью. По этой причине даже значительное повышение или понижение температуры воздуха, отмечающееся в летний и зимний периоды года, не ведет к резким изменениям температуры воды. Устойчивость температуры воды в водоеме характеризуется слабой перемешиваемостью холодных и более теплых слоев воды, имеющих различную плотность. С расслоением температуры в толще воды тесно связаны газовый режим, распределение биогенных элементов и другие гидрохимические показатели.

В жизни гидробионтов температура воды имеет огромное значение. Она влияет как прямо, непосредственно на живые организмы, так и косвенно, посредством других абиотических факторов. Например, важнейшие для жизни физические свойства воды – плотность и вязкость, определяемые количеством растворенных солей, в значительной мере зависят от температуры. То же относится к растворимости в воде газов. По отношению к температуре воды у рыб выработалась определенная видовая специфика, на основании которой они делятся на холодноводные и тепловодные. Воздействуя на многие жизненные функции водных организмов, температура обусловливает их продуктивные возможности. С повышением температуры обменные процессы у рыб ускоряются, и это ускоряющее влияние температуры на скорость обмена веществ и темп развития гидробионтов зависит от их видовой принадлежности, стадии развития и того интервала, в котором повышается температура. Большое влияние температура воды оказывает на питание, пищеварение, белковый, жировой и углеводный обмен рыб. Весьма существенна роль температурного режима в прохождении отдельных звеньев репродуктивного цикла. Так, только при определенной температуре у рыб начинается нерест. От температуры воды также зависит и характер проявления и течения различных болезней у рыб.

Прозрачность воды является одним из основных критериев, позволяющих судить о состоянии водоема. Она зависит от количества взвешенных частиц, содержания растворенных веществ и концентрации фито- и зоопланктона. Влияет на прозрачность и цвет воды. Чем ближе цвет воды к голубому, тем она прозрачнее, а чем желтее, тем прозрачность меньше. Прозрачность воды тесно связана с биомассой и продукцией планктона. Чем лучше развит планктон, тем меньше прозрачность воды. Прозрачность является показателем распределения света в толще воды, от которого зависят фотосинтез и кислородный режим водной среды.

Газовый режим водоема определяется растворимостью газов, которая, в свою очередь, зависит от природы газа, температуры воды, величины минерализации, а также от давления. С повышением температуры воды растворимость газов уменьшается. Газы, растворенные в воде, всегда стремятся прийти в равновесие в соответствии с их парциальным давлением в атмосфере. Если их содержание в воде меньше, чем в атмосфере, то происходит поглощение газов водой из атмосферы (процесс инвазии). Когда в воде содержится большое количество газов, чем в атмосфере, то наблюдается их выделение (эвазия) из воды в атмосферу. Сероводород и водород, парциальное давление в атмосфере которых практически равно нулю, в водоемах не накапливаются в больших количествах, так как постоянно происходит их выделение в атмосферу.

Для водных организмов наибольшее значение имеют кислород и углекислый газ. Наличие в воде растворенного кислорода является обязательным условием для существования большинства организмов, населяющих водоемы. Содержание кислорода в воде зависит от соотношения двух противоположно протекающих процессов: первый – обогащающий воду кислородом, второй – уменьшающий его содержание в воде. Обогащение воды молекулярным кислородом осуществляется за счет выделения его водной растительностью в процессе фотосинтеза, а также при поступлении из атмосферы.

Содержание углекислого газа в атмосфере в среднем составляет 0,33 %. При соприкосновении с водой СО₂ частично растворяется и подвергается гидролизу:

СО₂ + Н₂О → Н₂СО₃.

В химическую реакцию с водой вступает лишь незначительная часть СО₂, остальное же его количество находится в свободном виде. Наличие в воде угольной кислоты способствует растворению карбоната кальция и переводу его в гидрокарбонат, обладающий большой растворимостью, чем карбонат кальция.

СаСО₃ + Н₂СО₃ ↔ Са(НСО₃)₂.

Вследствие растворения углекислых солей вода обогащается карбонатами и бикарбонатами. Таким образом, в природных водах углекислота содержится: в свободном состоянии в виде газа, растворенного в воде – СО₂, в виде ионов НСО₃ – гидрокарбонат-ионов, в виде ионов СО₃^2– – карбонат-ионов.

В водоемах основным источником СО₂ является бактериальное окисление органических веществ, а также дыхание водных организмов. Отрицательное влияние высокой концентрации углекислоты на жизнедеятельность рыб заключается в том, что рыбы, находясь в угнетенном состоянии, хуже используют кислород, растворенный в воде. При низком содержании кислорода и неблагоприятном соотношении О₂ и СО₂ рыба также хуже использует корм.

Водородный показатель (рН) является одним из важных факторов среды. Наиболее благоприятно для большинства рыб значение водородного показателя (рН), который близок к нейтральному значению. При значительных сдвигах водородного показателя в кислую или щелочную сторону возрастает кислородный порог, ослабляется интенсивность дыхания.

Органическое вещество присутствует в воде в растворенном и взвешенном виде. Его подразделяют на автохтонное и аллохтонное. Запасы автохтонных веществ пополняются за счет фотосинтеза фитопланктона, макрофитов и хемосинтеза некоторых бактерий, а аллохтонных – за счет выноса их с водосборной площади, поступления с атмосферными, а также иногда с бытовыми и промышленными стоками. Доля растворенного органического вещества примерно в сотни раз больше, чем органического вещества в живых организмах и детрите. Полное представление о содержании растворенного и взвешенного в воде органического вещества, прежде всего его стойкой в биохимическом отношении фракции, дают методы анализа перманганатной и биохроматной окисляемости. Эти методы позволяют оценить происхождение органического вещества, скорость его минерализации и интенсивность биопродукционных процессов.