Справочник по очистке природных и сточных вод. Водоснабжение и канализация

дщя размещения ь составе ЭЕ С № 201162003 8 по адресу HWi.im боаЬ.гы. Шрувеаве авторсютх прав влечет

за собой граждане ко- прав ову ю (ГК Р Ф Ст. 12S2,12S2 до S мл н. ру 6), административную й/йп и у гол ов ну ю отв етств е нн ость (УК РФ Ст. 146 ли шен не с в обеды на сро к до 6 л ет)

6 ЦОП йПрофееев8Э|2014. Вее права запупцеш.

Second Edition


Handbook of

Waler and Wastewater Treatment Plant Operations



Frank R. Spellman


CRC Press
TsjtorftFrwitt: Group

© ЦОП йПрофееев8Э|2014. Bet права защищал.

за собой граждане ко- прав ову ю (ГК Р Ф Ст. 12S2,12S2 до S мл н. ру 6), административную й/йп и у гол ов ну ю отв етств е нн ость (УК РФ Ст. 146 ли шен не с в обеды на сро к до 6 л ет)

Ф. Р. Спеллман







СПРАВОЧНИК ПО ОЧИСТКЕ ПРИРОДНЫХ и сточных вод. Водоснабжение и канализация
Перевод с английского языка 2-го издания под общей редакцией М.И. Алексеева









Сан кт- Петер бур г
2014

                                                 I ! 1Г=!!ТР
      ! ОЬРАЗОЗА'ЕЛЬНЫХ нк  I ПРГ ЯРЛЫК!
flifi ПРОФЕССИЯ

эваэа ■         wsyJ iUjHiH АоэЛеВ on g SOOCPITOC D Я€; wo®’ < гинеТпэнсвД Kiflf окпгеФикоомсм

УДК 628.16
ББК 38.761.1
    С71

    Ф. Р. Спеллман

С71 Справочник по очистке природных и сточных вод. Водоснабжение и канализация: пф. 2-го англ. изд. под ред. МИ. Алексеева. — СПб.: ЦОП «Профессия», 2014. — 1312 с.,ил.

    ISEN 978-5-91884-053-5
    ISBN 978-1-420-07530-4 (англ.)


    Рассмотрены основные операции и технологии водоподготовки, водоочистки и очистки сточных вод. Приведены рекомендации по управлению, техническому обеспечению, контролю работы и мерам безопасности станций водоподготовки и водоочистки, защите и охране водных объектов.
    Описаны системы транспортировки воды, конструкции и устройство гидравлического оборудования, насосов, датчиков контроля и приборов учета. Контроль качества воды, биомониторинг, микр о би ология и зко логия в оды из ложены в отдельн ой части. Специа льная часть п освящена комплексному рассмотрению сточных вод и операций по их очистке.
    Издание содержит многочисленный практический материал — стандартные процедуры и алгоритмы, примеры расчетов, ссы лки на н ормативы, контро льные в опр осы и задачи.
    Справ очник предназначен для операторов станций в одоочистки, очистных сооружений, руководителей и специалистов инженерно-технических служб водоканалов, центров .экологического контроля и контроля качества воды, преподавателей и студентов профильных специальностей и смежных дисциплин.
    Комплект из двух книг:
    Кн. 1. Справочник
    Кн. 2. Приложения


    УДК 628.16
    Б БК 38.761.1




Ай rights reserved. Authorized translation from English language editiongubHshed by CRC Press, fart (f Taylor Francis Group LLC.
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Инфорьация содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательств ом как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические оши бки, издательств о не может гарантировать абс олютную точн ость и полноту прив одимых сведений и не несет ответственности за в озможные оши бки, связанные с исп ольз ованием книги.


ISBN 978-1-420-07530-4 (англ.)
ISBN 978-5-91884-053-5

              © 2009 by Taylor & В⁻ands Group, LLC
              © ЦОП «Профессия», 2014
                                             © Перевод, оформление:

ЦОП «Профессия», 2014

© ЦОП йПрофееев8Э|2014. Bet права защищал.

за собой гравданс ко- прав ову ю (ГК Р Ф Ст. 12S2,12S2 до S мл н. ру 6), административную й/йп и у гол ов ну ю отв етств е нн ость (УК РФ Ст. 146 ли шен не с в обеды на сро к до 6 л ет)





                Оглавление




Обращение к читателю.....................................................
Автор....................................................................
Пр едне лов не к р усс кому изданию......................................
Предисловие..............................................................
Часть I. Водоснабжение и водоотведение. Общин обзор......................
Глав а 1. Текущие пр об лапы очне тки пр нр одных и с точных вод.........
1.1. Введение............................................................
1.2. Смена парадигмы.....................................................
    1.2.1. Изменение взшяда на вещи и необходимые действия...............
1.3. Принцип мио гобарьерности...........................................
    1.3.1. Принцип многобарверности. Очистка сточных вод.................
1.4. Проблемы управления one рациями очистки природных и сточных вод.....
    1.4.1. Соответствие новым, меняющимся и существующим нормативам......
    1.4.2. Поддержание инфраструктуры....................................
    1.4.3. Приватизация и/или модернизация...............................
    1.4.4. Бенчмаркинг...................................................
1.5. Вода—новая нефть?...................................................
    1.5.1. Свойства воды.................................................
    1.5.2. Использование воды............................................
1.6. Техническое и профессиональное руководство .........................
Вопросы по содержанию шавы...............................................
Ссыпки и рекомендуемая литература........................................
Глава 2. Операторы водоочистки н водоподготовки..........................
2.1. Введение............................................................
2.2. Некоторые пожнения..................................................
2.3. Компьютерно грамотные мастера на все руки...........................
2.4. Реакция о пе раторов с танций на с игналы тревоги...................
2.5. Обязанности операторов, количество работников и условия труда.......
2.6. Сертификация и лицензирование операторов............................
Вопросы по содержанию шавы...............................................
Ссыпки и рекомендуемая литература........................................

19
19
20
21
23
24
24
25
26
29
30
33
34
35
39
43
48
49
50
53
60
61
63
63
65
66
68
68
70
73
73

эааэа ■                   jtasdnt on g SOOCPITOC it-4 D wo®’ <iMHStnswaed Kiflf он-плм-икоомаи

Справочник по очистке природных и сточньсх вод. Водоснабжение и канализация

Глава 3. Усиление мер безопасности............................................74
3.1. Введение.................................................................74
3.2. Последствия 11 сентября..................................................75
3.3. Оборудование и устройства безопасности...................................79
    3.3.1. Устройства мониторинга и приборы контроля оборудования.............80
    3.3.2. Устройства мониторинга воды........................................Юб
    3.3.3. Устройства связи и взаимодействия.................................118
    3.3.4. Устройства киберзащиты............................................119
3.4. ■S'CADZ.................................................................122
    3.4.1. Что такое                                                         125
    3.4.2. Применение иУСДРЛ в системах водоснабжения и канализации..........125
    3.4.3. Уязвимые места систем <5'С4Д4.....................................126
    3.4.4. Возрастающие риски................................................128
    3.4.5. Внедрение технологий с известивши уязвимостями....................129
    3.4.6. Киберугрозы системам управления...................................131
    3.4.7. Защита систем управления..........................................132
    3.4.8. Шаги для улучшения безопасности <5'С4Д4...........................133
Обзорный вопрос к плаве......................................................139
Ссьшки и рекомендуемая литература............................................139
Глава 4. Водоснабжение н канализация. Общие ссылки, схемы н терминология .... 140
4.1. Информация, представленная в книге......................................140
4.2. Схемы очистки...........................................................141
4.3. Основные термины, используемые в процессах водоснабжения и канализации..143
Обзорные вопросы к плаве.....................................................153
Ссвшки и рекомендуемая литература............................................154
Часть II. Маютатнческне и технические аспекты водоочистки и водоподготовки .. 155
Глава 5. Гидравлика в о до по дачи...........................................156
5.1. Что такое гидравлика водоподачи?........................................156
5.2. Основные принципы.......................................................157
    5.2.1. Закон Стевика.....................................................158
5.3. Плотность и удельный вес................................................158
5.4. Сила и давление.........................................................161
    5.4.1. Гидростатическое давление.........................................162
    5.4.2. Свойства воды под давлением.......................................162
5.5. Напор...................................................................163
    5.5.1. Гидростатический напор............................................164
    5.5.2. Потеря напора на трение...........................................164
    5.5.3. Скоростной напор..................................................164
    5.5.4. Суммарный (требуемый) напор.......................................165
    5.5.5. Давление и напор..................................................165
    5.5.6. Напори давление...................................................165
5.6. Потоки расход: движение воды............................................165
    5.6.1. Площадь и скорость................................................167
    5.6.2. Давление и скорость...............................................167
5.7. Пьезометрическая поверхность и теорема Бернулли.........................168
    5.7.1. Сохранение энергии................................................168
    5.7.2. Величина энергии..................................................168
    5.7.3. Пьезометрическая поверхность......................................168
    5.7.4. Потеря напора.....................................................170
    5.7.5. Линия гидравлического уклона......................................170

© ЦОП йПрофееев8Э|2014. Bet права защищал.

Оглавление

за собой граждане ко- прав ову ю (ГК Р Ф Ст. 12S2,12S2 до S мл н. ру 6), административную й/йп и у гол ов ну ю отв етств е нн ость (УК РФ Ст. 146 ли шен не с в обеды на сро к до 6 л ет)

    5.7.6. Теорема Бернушш....................................................
    5.7.7. Уравнение Бернулли.................................................
5.8. Гидравлика скважины и водоприемного тподца...............................
    5.8.1. Гидравлика скважины................................................
    5.8.2. Гидравлика водоприемного тподца....................................
5.9. Потери напора на трение..................................................
    5.9.1. Потокв трубопроводах...............................................
    5.9.2. Основные потери напора.............................................
    5.9.3. Расчет основной потери напора......................................
    5.9.4. Коэффициент С......................................................
    5.9.5. Гидравлический уклон...............................................
    5.9.6. Второстепенные факторы потери напора...............................
5.10. Ос новы гидравлики трубопроводов........................................
     5.10.1. Сети трубопроводов...............................................
5.11. Поток в открвггом канале................................................
     5.11.1. Характеристики потока в открвггом ганапе.........................
     5.11.2. Параметры открытого потока.......................................
     5.11.3. Расчеты параметров открытого потока..............................
5.12. Измерение потока........................................................
     5.12.1. Измерения потока: метод, применявшийся в прошлом.................
     5.12.2. Основы традиционнвгх методов измерения потока ...................
     5.12.3. Устройства для измерения потога..................................
5.12.4. Измерения потока в открвггом канапе...................................
Вопросы по главе..............................................................
Ссвшки и рекомендуемая литература.............................................
Главаб. Основы электричества..................................................
6.1. Природа электричества....................................................
6.2. Строение материи.........................................................
6.3. Проводники, полупроводники и диэлектрики.................................
6.4. Статичесте электричество.................................................
    6.4.1. Заряженнвге тела...................................................
    6.4.2. Закон Купона.......................................................
    6.4.3. Электростатические поля............................................
6.5. Магнетизм................................................................
    6.5.1. Магнитнвге материалы...............................................
    6.5.2. Магнитное поле земли...............................................
б.б. Разноств потенциалов.....................................................
    6.6.1. Аналогия с водой...................................................
    6.6.2. Основные способы создания напряжения...............................
6.7. Ток......................................................................
6.8. Сопротивление............................................................
6.9. Электричество подаваемое от батарей......................................
    6.9.1. Химический источник тока (гапвванический элемент)..................
    6.9.2. Первичнвге и вторичнвге источники тока.............................
    6.9.3. Батарея............................................................
    6.9.4. Работа батареи.....................................................
    6.9.5. Комбинирование источников..........................................
    6.9.6. Типы батарей.......................................................
    6.9.7. Характеристики батареи.............................................
6.10. Простая эле ктриче с кая схема(цепв)....................................
     6.10.1. Схематическое представление......................................

179 g
180 |
180 I
181 I
182 э
183 | !84 §
186
188 g
189 §
189 ?
190 1
199 |
202 *
203 “
205 |
²⁰⁶ !
207 |
209 I
²¹¹ I
211 Й
212 S
212 g
²¹³  I
²¹⁴  I
215 и
²¹⁵  I
²¹⁶  1
216 i

²¹³ I
218 I
²¹⁹  i
²²⁰  x
220 |
²²¹  I
222 я
²²³ !
225 |
226 *

гаки/ятЕДпхюоЯогаЕ эааэа ■       wsyпижм jtasdnt on g Е00С91ЮС it-I D wo®’ < пснйпвусееd Kiflf окпгеФикоомсм

Справочник по очистке природных и сточньсх вод. Водоснабжение и канализация

6.11. Закон Ома................................................................227
6.12. Электрическая мощность...................................................229
     6.12.1. Расчеты электрической мощности....................................229
6.13. Электрическая энергия (киловатт-часы)....................................231
6.14. Характеристики последовательных (сериесных) цепей постоянного тоэа.......231
     6.14.1. Сопротивление последовательных цепей..............................231
     6.14.2. Ток в последовательных цепях......................................232
     6.14.3. Напряжение в последовательных цепях...............................233
     6.14.4. Мощность последовательных цепей...................................234
     6.14.5. Основные правила относящиесяк последовательных цепям постоянного тока . 235
     6.14.6. Общий анализ последовательных цепей...............................235
     6.14.7. Правило (закон) напряжения Кирхгофа...............................237
     6.14.8. Полярность падения напряжения.....................................237
     6.14.9. Вспомогательные и встречные источники последовательных цепей......238
     6.14.10. Правило Кирхгоф а и решения для цепей с не сколькими источниками.238
6.15. Заземление...............................................................239
6.16. Разомкнутая цепь и короткое замыкание....................................240
6.17. Параллельные цепи постоянного тока.......................................240
     6.17.1. Характеристики параллельных цепей.................................240
     6.17.2. Напряжение в параллельных цепях...................................240
     6.17.3. То к в параллельных цепях.........................................241
     6.17.4. Параллельные цепи и правило Кирхгоффа для тока....................243
     6.17.5. Сопротивление параллельных цепей..................................244
     6.17.6. Метод обратного распределения.....................................246
     6.17.7. Метод деления суммы...............................................247
     6.17.8. Приведение к эквивалентному контуру...............................247
     6.17.9. Мощность в параллельных цепях.....................................248
     6.17.10. Правила расчета параллельных цепей постоянного тоэа..............248
6.18. Последовательные параллельные безынерционные цепи........................248
     6.18.1. Расчет последовательных параллельных цепей........................249
6.19. Проводники...............................................................249
     6.19.1. Размер единицы величины проводника................................249
     6.19.2. Квадратный мил....................................................250
     6.19.3. Круговой мил......................................................250
     6.19.4. Круговой мил-фут..................................................252
     6.19.5. Удельное электрическое сопротивление (резистивность)..............252
     6.19.6. Измерение параметров провода......................................253
     6.19.7. Факторы, определяющие выбор размера провода.......................254
     6.19.8. ЬЪдь в сравнении с прочими металпами-проводниэами.................255
     6.19.9. Температурный коэффициент.........................................256
     6.19.10. Изоляция проводников.............................................257
     6.19.11. Проводники, сращивание проводов и оконечные соединения...........257
     6.19.12. Пайка............................................................257
     6.19.13. Бе спаечное соединение...........................................258
     6.19.14. Изоляционная лента...............................................258
6.20. Сипа магнитного поля.....................................................259
     6.20.1. Магнитное поле вокруг единичного проводника.......................259
     6.20.2. Полярность единичного проводника..................................260
     6.20.3. Поле во круг двух параллельных проводников........................260
     6.20.4. Магнитное поле катушки............................................261
     6.20.5. Полярность электромагнитной катушки...............................261

© ЦОП йПрофееев8Э|2014. Bet права защищал.

Оглавление

9

за собой гравданс ко- прав ову ю (ГК Р Ф Ст. 12S2,12S2 до S мл н. ру 6), административную и/йп и у гол ов ну ю отв етств е нн ость (УК РФ Ст. 146 ли шен не с в обеды на сро к до 6 л ет)

     6.20.6. Сила электромагнитного поля.....................................
     6.20.7. Магнитные единицы...............................................
     6.20.8. Свойства магнитных материалов...................................
     6.20.9. Электромагниты..................................................
6.21. Теория переменного тока (ПТ)...........................................
     6.21.1. Основной генератор переменного тока.............................
     6.21.2. Цикл............................................................
     6.21.3. Частота, период и длина волны...................................
     6.21.4. Характкристиче с кие значения параметров напряжения и тока......
     6.21.5. Амплитуда пиков.................................................
     6.21.6. Удвоенная (полная) амплитуда....................................
     6.21.7. Мгновенное значение амплитуды...................................
     6.21.8. Эффе кгивно е или с редне квадратично е значе ние (7?MS)........
     6.21.9. Среднее значение................................................
     6.21.10. Сопротивление в цепях АС.......................................
     6.21.11. Фазовые соотношения............................................
6.22. Индукция...............................................................
     6.22.1. Самоиндукция....................................................
     6.22.2. Взаимная индукция...............................................
     6.22.3. Расчет суммарной (резупвтирующей) индуктивности.................
6.23. Практическое применение электричества..................................
     6.23.1. Генерирование электрической энергии.............................
     6.23.2. Трансформаторы..................................................
     6.23.3. Защита с ис те мы энергорас пре деле ния........................
Вопросы по главе.............................................................
Ссвшки и рекомендуемая литература............................................
Глава?. Гидравлические машины. Насосы........................................
7.1. Введение................................................................
7.2. Основные расчеты процесса перекачки.....................................
    7.2.1. Скорость потока жидкости в трубопроводе...........................
    7.2.2. Соотношение давления и скорости потока............................
    7.2.3. Гидростатический напор............................................
    7.2.4. Потеря напора на трение...........................................
    7.2.5. Скоростной напор..................................................
    7.2.6. Суммарный напор...................................................
    7.2.7. Преобразование гидростатического давления в напор.................
    7.2.8. Мощность в лошадиных сипах........................................
    7.2.9. Быстроходность....................................................
    7.2.10. Законы подобия для центробежных насосов..........................
    7.2.11. Расчет допускаемого кавитационного запаса на входе...............
    7.2.12. Н ас ос ы, с ое дине иные по еле довательно и параллельно........
7.3. Центробежные насосы.....................................................
    7.3.1. Описание..........................................................
    7.3.2. Терминология......................................................
    7.3.3. Теоретическая часть...............................................
    7.3.4. Характеристики насосов............................................
    7.3.5. Преимущества и недостатки центробежных насосов....................
    7.3.6. Применение центробежных насосов...................................
    7.3.7. Системы контроля насосов..........................................
    7.3.8. Электронные системы нэнтроля......................................
    7.3.9. Модификации центробежных насосов..................................

262
262
262
264
264
265
266
267
268
268
269
269
269
270
271
272
273
274
276
277
278
278
288
289
292
293
294
294
295
296
296
297
298
299
300
300
301
302
303
304
306
306
306
307
309
310
310
312
313
317
319

3

Si





W

Si

3

g¹

S

3

W



§

я

гэкагатЕйнхгосэйсФзе эааэа ■                  jtasdnt on g Е00С91ЮС it-I D wo®’ < пснйпвусггЕd Kiflf онпгеФикоомаи

Справочник по очистке природных и сточньсх вод. Водоснабжение и канализация

7.4. Поршневые насосы прямого вытеснения....................................322
    7.4.1. Плунжерный, или поршне вой, насос................................323
    7.4.2. Диафрагменный насос..............................................323
    7.4.3. Перисталвтиче с кие насосы.......................................324
Вопросы по содержанию птавы.................................................324
Ссыпки и рекомендуемая литература...........................................325
Глава 8. Системы транс пор тнровкн в оды н сточных в од.....................326
8.1. Вода—источник жизненной сипы цивилизации...............................326
8.2. Системы транспортировки воды...........................................327
8.3. Терминология...........................................................329
8.4. Флюиды и жидкости......................................................331
8.5. Управление флюиднвтм потоком в трубопроводнвтх системах................331
    8.5.1. Ввшадение осадка.................................................332
    8.5.2. Обслуживание трубопроводнвтх систем..............................334
8.6. Вспомогателвное оборудование трубопроводнвтх систем....................334
8.7. Влияние температуры и изоляция труб в трубопроводных системах..........336
8.8. Металлические трубопроводы.............................................336
    8.8.1. Материалы для изготовления труб..................................336
    8.8.2. Основы технологии трубопроводов..................................337
    8.8.3. Размеры труб.....................................................337
    8.8.4. Типы труб опроводнвхх систем.....................................339
    8.8.5. Металлические материалы для изготовления труб....................340
    8.8.6. Характеристики металлических материалов..........................341
    8.8.7. Ремонтно-эксплуатационные характеристики металлических труб......343
    8.8.8. Соединения металлических труб....................................346
8.9. Неметаллические трубы..................................................349
    8.9.1. Неметаллические материалы для изготовления труб..................349
8.10. Трубки (трубнвге проводки КИПиА)......................................355
     8.10.1. Различия трубок и труб.........................................355
     8.10.2. Преимущества трубок............................................358
     8.10.3. Соединения трубок..............................................359
     8.10.4. Изгибание трубок...............................................362
     8.10.5. Типы трубок....................................................362
     8.10.6. Типичнвге области применения труб ок...........................363
8.11. Промвшшеиные шланги...................................................364
     8.11.1. Номенклатура шлангов...........................................365
     8.11.2. Факторы, определяющие ввхбор шлангов...........................366
     8.11.3. Стандартах, нормативы и размеры................................367
     8.11.4. Муфтовые соединения шлангов....................................370
     8.11.5. Техническое обслуживание шлангов...............................372
8.12. Фитинги для труб и трубок.............................................372
     8.12.1. Фитинги........................................................373
     8.12.2. Назначение фитингов............................................373
     8.12.3. Типы соединений................................................375
     8.12.4. Соединения и фитинги трубок....................................376
8.13. Клапаны...............................................................376
     8.13.1. Конструкция клапана............................................379
     8.13.2. Типыкпапанов...................................................380
     8.13.3. Устройства управления клапанами................................385
     8.13.4. Техническое обслуживание клапанов..............................386