Guidelines for treated wastewater use for irrigation projects. Part 3. Components of a reuse project for irrigation
Дата введения - 1 июля 2024 г.
Введен впервые
Введение
Увеличивающийся дефицит пресных вод для хозяйственного использования и усиление мер по контролю за загрязнением водных ресурсов - основная причина преимуществ применения очищенных бытовых и промышленных сточных вод в качестве источника снабжения водооборотных систем, особенно в сравнении с такими альтернативами, как опреснение или разработка новых источников воды, включая строительство перегораживающих дамб водохранилищ на реках. Повторное использование воды позволяет осуществлять водооборот на городских, селитебных и сельских территориях за счет использования "свежей" воды (подпитки) из очищенных бытовых сточных вод, при этом достигается цель уменьшения сброса сточных вод с измененным в процессе производственного цикла минеральным составом в окружающую среду.
Основой формируемой концепции повторного использования воды является удовлетворение требований водопользователей по ее качеству, предполагающее производство регенерированной воды, свойства которой должны отвечать производственным водопотребностям и прочим хозяйственным нуждам конечных потребителей. Цели и режимы повторного применения воды определяют степень необходимой очистки сточных вод, а также предъявляют требования к надежности и функциональности технологических процессов регенерации воды.
Очищенные сточные воды (ОСВ), которые после процесса очистки называют регенерированной водой или рециркуляционной водой, могут использоваться для различных хозяйственных нужд непитьевого водоснабжения. Преобладающими способами использования очищенных сточных вод являются орошение сельскохозяйственных культур, орошение объектов ландшафтной архитектуры, использование технической воды на оборотных системах промышленного и энергетического производства, а также для маганизирования (пополнения запасов) грунтовых вод. После появления современных методов глубокой очистки наметилась тенденция использования ОСВ для решения задач благоустройства муниципальных территорий, для рекреационных и природоохранных целей, а также, в случаях острого дефицита в пресных источниках, для их непосредственного использования в качестве питьевой воды.
На современном этапе в общей структуре водопользования сельскохозяйственное орошение является крупнейшим потребителем очищенных сточных вод, что является дополнительным фактором обеспечения продовольственной безопасности. Другим основным потребителем ОСВ, характеризующимся быстрым распространением, является орошение объектов ландшафтной архитектуры и благоустройство муниципальных территорий. Это направление использования ОСВ призвано сыграть ключевую роль в развитии экосистем городов будущего, включая экономию энергетических и природных ресурсов, создание благоприятных условий для жизни и восстановление объектов окружающей среды.
Пригодность очищенных сточных вод для перечисленных видов повторного использования зависит от согласованности объема имеющихся в наличии ОСВ и общей водопотребности для орошения культур в течение вегетации, а также от качества воды и специфических требований по ее использованию. Необходимо учитывать способ утилизации или аккумуляции ОСВ в межвегетационный или межполивной период, когда орошение не требуется.
Наряду с перечисленным повторное использование ОСВ для орошения несет определенные риски для общественного здоровья населения и состояния параметров окружающей среды в зависимости от употребляемого качества воды. Уровень рисков кроме качества ОСВ определяется особенностями культивируемых растений, методом орошения и уровнем агротехники, физическими и химическими характеристиками почвы, наличием грунтовых вод в подстилающих горизонтах, особенностями климатических условий региона и некоторыми другими аспектами.
Для успешного развития программ и проектов повторного использования ОСВ приоритетными элементами являются охрана общественного здоровья, полное исключение неблагоприятного воздействия на сельскохозяйственные угодья, объекты ландшафтной архитектуры городских территорий и окружающей среды. Для предотвращения потенциального неблагоприятного влияния разработаны руководящие принципы и рекомендации по использованию ОСВ для орошения, составляющие основу настоящего стандарта.
Основными факторами, определяющими пригодность ОСВ для повторного использования, являются содержание патогенов среди органических объектов, соленость, содержание соды, удельная ионная токсичность, концентрация тяжелых металлов, прочих химических элементов и питательных веществ. Действующие нормы и правила определяют пороговые значения качества воды в зависимости от предельно допустимых концентраций растворенных токсичных веществ. Кроме того, нормативные документы устанавливают разрешенные способы водопользования, гарантирующие защиту общественного здоровья и охрану окружающей среды с учетом региональных природно-климатических особенностей.
Агрономические ограничения по использованию ОСВ определяются качеством и составом растворенных загрязняющих веществ и примесей. ОСВ в отличие от пресных вод, предоставляемых для бытовых и промышленных нужд, содержат более высокие концентрации неорганических взвесей, примесей и растворенных веществ (общее содержание водорастворимых солей, щелочей, тяжелых металлов), которые могут нанести ущерб почве и орошаемым культурам. Некоторые растворенные соли невозможно убрать обычными доступными методами очистки сточных вод. В проблемных ситуациях для предотвращения или минимизации потенциального вредного воздействия необходимо применять многоуровневые методы очистки, дополненные эффективными технологиями управления процессами водоподачи и водораспределения, адаптированными агрономическими практиками и агротехническими приемами.
Присутствие в составе ОСВ питательных элементов плодородия оказывает благоприятное воздействие на продуктивность почвенных горизонтов и способствует экономии на фертилизации угодий (внесении удобрений). Следует учитывать, что количество питательных веществ, таких как фосфор Р, калий К, азот N, поступающих с ОСВ в оросительный сезон, не всегда соответствует потребностям выращиваемых культур, при этом доступность питательных веществ зависит от их химической формы и концентрации в растворе. Нормирование питательных веществ определяют методы и способы использования ОСВ для орошения, установленные в руководящих положениях стандарта.
Настоящий стандарт повторного использования вод для орошения также содержит руководящие указания и рекомендации по охране здоровья населения, защите почвенного плодородия, соблюдению оптимального гидрологического режима почвенных и грунтовых вод, защите окружающей среды. В стандарте установлены положения и рекомендации по проведению надлежащих эксплуатационных мероприятий, применяемым методам контроля, порядку проведения технического обслуживания водохозяйственных объектов и сооружений, посредством которых производится орошение сельскохозяйственных культур, садов и зон ландшафтной архитектуры с использованием ОСВ. Качество и количество подаваемой ОСВ должно отвечать потенциальным целям использования как с точки зрения охраны общественного здоровья, так и с точки зрения установленных для конкретного региона норм орошения и соблюдения требований агрономической практики для культур. Объем и режим подачи ОСВ устанавливается с учетом наличия альтернативных водных источников и должен соответствовать уровню водопотребления орошаемых культур, водно-физическим и химическим свойствам почвы, природно-климатическим условиям.
В настоящем стандарте обобщенно рассматриваются факторы, влияющие на условия применимости методов и видов повторного использования ОСВ для орошения культур и ландшафтных зон на объектах независимо от их размера, местоположения и сложности. Настоящий стандарт сохраняет свою актуальность к предполагаемому использованию очищенных сточных вод в рамках конкретного проекта, даже если такое использование изменится в течение срока службы или в результате изменений в самом проекте, или в случае изменения законодательства для целевого использования очищенных сточных вод на данном объекте.
Ключевые факторы безопасности для общественного здоровья и окружающей среды, надежности и безвредности проектов повторного использования ОСВ для орошения следующие:
- обеспечение установленного уровня контроля качества ОСВ, гарантирующего функционирование оросительной системы в соответствии с производственным назначением и планом эксплуатационных мероприятий;
- разработка технологических регламентов и инструкций по эксплуатации и техническому обслуживанию водохозяйственных систем, гарантирующих их надежное, безвредное и долгосрочное функционирование;
- обеспечение совместимости качества используемой ОСВ, метода распределения воды, водно-физических и химических характеристик почв, видов и сортов культур, гарантирующей создание оптимальных условий для формирования урожая без негативных воздействий на почву;
- обеспечение адекватности качества ОСВ и методов их использования для хозяйственных нужд с целью предотвращения или минимизации возможного загрязнения грунтовых вод или поверхностных водных источников.
Настоящий стандарт не является ограничением для разработки специализированных стандартов или методик, адаптированных к условиям конкретных регионов, географических зон или организаций. При опубликовании вновь разработанных документов рекомендуется делать ссылку на настоящий стандарт для обеспечения единообразия подходов пользователей к проблеме повторного использования очищенных сточных вод.
В рамках настоящего стандарта модифицированы подраздел 6.2 (в том числе таблица 4), подпункты 7.2.1.3, В.3.2.1 (приложение В) в целях учета применения на территории Российской Федерации материала "хризотилцемент"; в таблицу 8 также добавлены виды орошения, применяемые в Российской Федерации.
Кроме того, настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 16075-3:2021 путем замены ссылочного международного стандарта на ссылочный гармонизированный национальный стандарт. Текст, содержащий данные изменения, выделен курсивом.
Остальные положения настоящего стандарта идентичны положениям международного стандарта ИСО 16075-3:2021.
1 Область применения
Настоящий стандарт содержит описание элементов, необходимых для функционирования систем орошения с использованием ОСВ. Особое внимание уделяется методам орошения - дождеванию, капельному, поверхностному и внутрипочвенному. Предпочтение отдается капельному орошению, поскольку оно является эффективным и экономичным, при этом обеспечивает снижение степени загрязнения сельскохозяйственных культур до требуемого уровня. Принимая во внимание обстоятельство, что качество воды и необходимость дополнительного фильтрования ОСВ являются критически важными для дальнейшего использования в целях капельного орошения, применение самонапорных оросительных систем поверхностного полива с использованием ОСВ, где дополнительные процедуры по очистке не требуются, очень широко распространено, поэтому этот метод является предметом рассмотрения настоящего стандарта.
В настоящем стандарте рассматриваются вопросы проектирования, относящиеся к основным составляющим элементам оросительной системы с использованием ОСВ, включая следующие:
- насосные станции;
- резервуары-хранилища;
- очистные станции и сооружения (для орошения);
- установки фильтрования и дезинфекции;
- трубопроводные сети для водоподачи и водораспределения;
- регулирующие устройства подачи воды и контроля давления;
- вспомогательные компоненты и сопутствующее оборудование системы орошения и очистки.
Настоящий стандарт не предназначен для целей сертификации.
4 Резервуары-водохранилища
4.1 Общие положения
ОСВ подают по транспортирующему (магистральному) трубопроводу в распределительный пункт, откуда вода поступает на нужды сельского хозяйства или другим пользователям. В качестве распределительного пункта используется резервуар-водохранилище.
Постоянно действующие и сезонные резервуары-водохранилища следует размещать ниже по течению от станции очистки СВ, чтобы уравнять суточные и сезонные колебания расхода, возникающие между расходом станции очистки СВ и потребительским расходом на распределительном узле с тем, чтобы:
- обеспечить пиковые потребности оросительного сезона;
- хранить излишки ОСВ, не попадающие в систему орошения из-за подачи, превышающей потребности (включая хранение воды в зимний период);
- минимизировать последствия сбоев в работе очистных установок или обеспечить временное хранение ОСВ, качество которых не отвечает требованиям оросительной системы.
Накопительные резервуары-водохранилища также могут использоваться для обеспечения дополнительной очистки ОСВ. Такая потребность может понадобиться для наиболее чувствительных культур или обеспечения требований охраны общественного здоровья на оросительных системах. В таких случаях необходимо обеспечить дополнительный контроль изменения качества СВ, которое может негативно повлиять на работу распределительных элементов оросительной системы, или осуществление коррекции повышения качества ОСВ до требуемого уровня.
4.2 Типы водохранилищ
Водохранилища могут быть открытого типа - пруды, или закрытого - резервуары.
Закрытые резервуары могут иметь стационарную крышу, включая подземные резервуары, или подвижную (поднимающуюся) крышку (люк), частично или полностью закрытую.
Закрытые резервуары более дорогостоящие, но они имеют ряд преимуществ:
- минимальный уровень испарения;
- отсутствие условий для развития водорослей;
- отсутствие контакта СВ с людьми или животными;
- защита содержимого от дождевых стоков.
Недостатком этих резервуаров является необходимость их регулярной очистки из-за формирующейся биопленки и биозагрязнений, кроме того, вследствие отсутствия фотосинтеза, существует вероятность развития анаэробных процессов и, как следствие, выделение неприятного запаха.
4.3 Период хранения
В зависимости от требований проекта орошения, применяют два основных типа использования водохранилищ - краткосрочное и долгосрочное хранение.
Краткосрочное хранение необходимо для большинства оросительных систем для выравнивания подачи при внесении ОСВ, которое происходит в течение одного или нескольких дней в зависимости от водопотребности оросительной системы.
Краткосрочное хранение обычно обеспечивается бетонными или пластиковыми резервуарами и небольшими прудами, в то время как долгосрочное хранение обычно обеспечивается плотинами, большими прудами, озерами или водохранилищами, а также рекуперацией водоносных горизонтов.
Виды долгосрочного хранения:
- сезонное хранение, при котором накапливается вода в течение длительных периодов сброса с очистных сооружений, превышающего потребность в орошении. Накопленные ОСВ могут быть использованы, когда потребность в орошении выше, чем сброс с очистных сооружений. Для такого хранения обычно используют большие открытые водоемы-водохранилища. Период хранения может достигать нескольких месяцев;
- хранение в водоносном горизонте, которое обычно сочетается с обработкой почвенного водоносного горизонта (с помощью инфильтрационных бассейнов). Время пребывания может составлять несколько месяцев или лет.
4.4 Проблемы хранения и комплексные мероприятия их устранения
За период хранения СВ подвергаются изменениям, влияющим на их физические, химические и биологические свойства. Возобновление роста бактерий и (или) их проникновение из окружающей среды, окисление, разрастание водорослей и образование сероводорода H 2S (являющегося причиной неприятного запаха и вызывающего коррозию металлических частей оросительной системы) - это основные биологические процессы, влияющие на качество ОСВ. Также при хранении жидкостей возрастает количество твердых осадков и растворенного кислорода, имеет место изменение уровня рН, происходит снижение концентраций питательных веществ (особенно азота) и остаточных дезинфицирующих веществ. Процесс естественного разложения микроорганизмов (особенно патогенных микроорганизмов) зависит от времени хранения воды и условий эксплуатации хранилища.
В связи с высокой зависимостью химических и биологических реакций от температуры и уровня рН СВ, климатические условия и тип хранилища (открытый или закрытый) существенно влияют на качество ОСВ во время хранения. Температура, особенно в теплое время года, и атмосферные осадки являются важными факторами, определяющими качество воды, особенно в открытых хранилищах. Комплексные мероприятия, рекомендуемые для снижения проблем физического, химического и биологического характера, связанных с хранением СВ в открытых и закрытых водоемах или резервуарах, перечислены в таблице 1 и таблице 2.
Таблица 1 - Проблемы, связанные с хранением СВ в открытых резервуарах, и комплексные мероприятия по их устранению
|
Проблемы
|
Комплексные мероприятия
|
|
- Температурная ярусность;
- низкое содержание растворенного кислорода;
- неприятный запах
|
- Установка аэрационных устройств - погружных или поверхностных смесителей или рециркуляционных насосов;
- поддержание повышенных концентраций кислорода (положительный редокс-потенциал) по всей толще воды и, в частности, в зоне контакта осадка и воды с целью предотвращения попадания фосфора в воду и удержания его в связанном состоянии в осадочном слое
|
|
- Выпадение осадков
|
- Периодическая выемка накопившегося осадка механическим или гидравлическим способом, с частотой, соответствующей местным условиям (допустимым периодом считают пять лет) a)
|
|
- Бурный рост водорослей и зоопланктона;
- снижение внутренней рециркуляции фосфора
|
- Надлежащее перемешивание СВ с целью улучшения процесса фотоокисления органических веществ на солнце;
- добавки химических альгицидов. Сульфат меди может иметь эффект токсичности в результате накопления меди (передозировка может оказать неблагоприятное воздействие на экосистему хранилища воды). В связи с этим при использовании сульфата меди следует проявлять осторожность и снижать количество добавок до минимума;
- наличие рыбных пород, питающихся водорослями и зоопланктоном. Добавление химических красителей для снижения количества проникающего света и, следовательно, замедления роста водорослей. Химические красители не должны наносить ущерб здоровью, растениям и окружающей среде;
- биоманипуляция зоопланктона (в неглубоких водохранилищах);
- установка устройств ультразвукового излучения в открытых водохранилищах
|
|
- Высокое содержание взвешенных твердых веществ
|
- Так как удаление осадка зависит от размеров частиц и времени хранения, этим факторам следует уделять внимание при проектировании водохранилищ
|
|
- Повторный рост микроорганизмов
|
- Увеличение остаточного количества дезинфицирующих веществ;
- дезинфекция ОСВ, направляемых в оросительную систему;
- увеличение времени пребывания в водохранилище b;
- повышение качества условий хранения;
- изоляция и дезинфекция проблемных участков трубопроводов
|
|
- Размножение насекомых, в особенности комаров
|
- Распыление инсектицидов;
- механические способы, например постоянное движение воды;
- биологический контроль, например применение природных ларвицидов и пород рыб, питающихся личинками;
- удаление растительности по берегам водохранилищ
|
|
а В зависимости от площади поверхности и глубины водохранилища и количества накопившегося осадка.
b Иногда имеет место рост загрязнения из-за увеличения времени нахождения и вторичного загрязнения.
|
Таблица 2 - Проблемы, связанные с хранением СВ в закрытых резервуарах, и комплексные мероприятия по их устранению
|
Проблемы
|
Комплексные меры
|
|
- Застой ОСВ
|
Рециркуляция СВ (использование насосных установок и такой конфигурации входных и выходных трубопроводов, которая способствует рециркуляции воды).
Поддержание повышенных концентраций кислорода (положительный редокс-потенциал) по всей толще воды, и, в частности, в зоне контакта осадка и воды с целью предотвращения попадания фосфора в воду и удержания его в связанном состоянии в осадочном слое
|
|
- Низкое содержание растворенного кислорода;
- неприятный запах
|
Аэрация (применение устройств аэрации)
|
|
- Потеря остаточного содержания дезинфицирующих веществ;
- повторный рост микроорганизмов
|
Контроль режима эксплуатации водохранилища
|
5 Дополнительные очистные сооружения
5.1 Общие положения
Для достижения необходимого качества оросительной воды, ОСВ требуют дополнительной очистки (физической, химической или биологической).
Выбор дополнительных видов очистки ОСВ зависит от:
- качества ОСВ;
- системы орошения;
- видов орошаемых с/х культур;
- нормативных требований;
- потенциального неблагоприятного воздействия на окружающую среду и общественное здоровье.
Часто требуется выполнение таких мероприятий, как фильтрование (особенно при использовании дождевальных и микрооросительных систем) и дезинфекция (хлорирование).
5.2 Фильтрование
Концентрация взвешенных твердых веществ и осадка в ОСВ, как правило, достаточно низка для большинства оросительных систем. Однако в системах напорного орошения допускается устанавливать фильтры по потоку выше насосных установок (особенно в капельных и дождевальных оросительных системах малого объема) для ограничения содержания водорослей, а также для предотвращения роста биологических организмов в трубопроводах и засорения распылительных насадок и капельниц.
Обычные фильтры, используемые в системах напорного орошения, содержат гранулированные наполнители (гравий или песок); по конструкции они могут быть дисковыми или сетчатыми. В капельных оросительных системах допускается устанавливать последовательно два фильтра разных типов [например, песчаный и экранный (сетчатый)].
Фильтрация может осуществляться ниже по течению в открытых резервуарах длительного хранения с использованием гравийного фильтра, песочного фильтра или дискового фильтра.
Характеристики фильтров, широко используемых в оросительных системах, перечислены в таблице 3.
Таблица 3 - Характеристики фильтров, широко используемых в напорных оросительных системах
|
Тип фильтра
|
Особенности
|
Потери напора
|
|
- Фильтры сетчатого типа;
- дисковые фильтры
|
- Оросительные системы с умеренным количеством взвешенных твердых веществ;
- используются в системах капельного орошения в качестве резерва для фильтров грубой очистки;
- обеспечивает уровни очистки от умеренного до адекватного
|
Очень незначительные, если сетки или диски чистые
|
|
- Фильтр с гранулированным наполнителем (мелкий гравий или песок)
|
- Часто используется в капельных системах
|
От 1,0 до 1,20 м
|
5.3 Дополнительная дезинфекция
Дезинфекцию ОСВ, поступающих из водохранилищ через трубопроводы, осуществляют для предотвращения роста бактерий и водорослей.
Технологии дезинфекции включают применение окисляющих веществ для защиты элементов оросительных систем.
При выборе технологии дезинфекции для конкретной оросительной системы следует учитывать ее эффективность (удаление или деактивацию бактерий, водорослей, вирусов или простейших микроорганизмов), надежность и функциональность конструкции, а также аспекты безопасности, уровень остаточной токсичности и сопутствующие материальные издержки.
Так как хлор имеет остаточную токсичность для рыб, его нельзя использовать в открытых водохранилищах с популяциями рыбных пород. Хлор можно вводить в оросительную систему только при соблюдении условия допустимого риска побочного эффекта для данной системы орошения.
Если ОСВ требуют хлорирования, необходимо определить дозировку, потому что избыток хлора способствует образованию хлорорганических соединений.
6 Распределительные сети
6.1 Насосные станции
Системы напорного орошения требует подачи ОСВ от источника к поверхности поля по распределительной сети. Воду подают насосами, обычно имеющими электрический привод. Водяные насосы также используют для создания напора в существующей распределительной сети, чтобы вода проходила по оросительной системе с заданным давлением. Во всех случаях насос по своим рабочим характеристикам должен быть способен поднимать необходимое количество воды от источника до высшей точки орошаемого поля и поддерживать заданное давление в системе.
6.2 Распределительные и поливные трубопроводы
Распределительная сеть должна состоять из одной или нескольких магистралей распределительных и поливных трубопроводов для обеспечения транспортирования ОСВ от распределительного резервуара или хранилища до орошаемого участка. Материалы, из которых обычно изготавливают трубопроводы в наиболее распространенных распределительных сетях ОСВ, это ковкий чугун, сталь, ПВХ, ПВП, алюминий и армированный стекловолокном полиэстер, хризотилцемент. Для всех названных материалов необходимо использовать специальную подложку в соответствии с инструкциями изготовителя по монтажу системы с целью снижения отклонений от установленных значений прогиба. Значения химической устойчивости к рН и удобрениям перечислены в 6.4 (таблица 5 и таблица 6). Характеристики труб, в зависимости от материалов, из которых они изготовлены, перечислены в таблице 4.
Таблица 4 - Характерные особенности материалов, из которых изготовлены трубопроводы
|
Материал
|
Особенности
|
|
- Ковкий чугун/сталь (DI)
|
- прочность и гибкость;
- уязвимость к коррозии;
- необходимость специальных соединений в точках смены направления a
|
|
- ПВХ b
- ПВП
|
- малый вес, простота монтажа;
- устойчивость к коррозии;
- устойчивость к давлению оросительной системы;
- необходимость специальных соединений в точках смены направления с
|
|
- Алюминий
|
- малый вес;
- легкость и оперативность монтажа и демонтажа;
- устойчивость к механическим повреждениям и солнечному свету;
- уязвимость при замерзании (растрескивание труб);
- подвергается воздействию удобрений и химикатов
|
|
- Армированный стекловолокном полиэстер
|
- легкий вес, простота монтажа;
- высокая прочность и жесткость (низкое соотношение массы к прочности);
- высокая устойчивость к коррозии
|
|
- Железобетон d, е
|
- высокая прочность
- защита от внутренней и внешней коррозии
|
|
- Хризотилцемент
|
- прочность;
- оперативность монтажа и демонтажа;
- уязвимость к механическим повреждениям;
- необходимость специальных соединений в точках смены направления
|
|
а Для фланцевых соединений (чугун) и фланцевых и сварных соединений (сталь).
b Повреждается от солнечного света.
с ПВП может не потребоваться в зависимости от диаметра и изменения угла направления.
d При использовании ж/б труб не рекомендуют проводить окисление.
е По опыту Португалии.
|
6.3 Водозапорная и регулирующая арматура
6.3.1 Общие положения
Как и в любой другой системе для управления подачей и распределением воды по участку оросительные системы, использующие ОСВ, должны быть оборудованы водозапорной и регулирующей арматурой для обеспечения корректной эксплуатации и технического обслуживания системы.
6.3.2 Запорная арматура
Задвижки (запорные клапаны) диаметром более 75 мм обычно выполняют в виде задвижек или дисковых поворотных клапанов. Задвижки меньшего размера обычно относят к пробковому (проходному) типу.
Вантузы (воздушные предохранительные клапаны) - клапаны, удаляющие воздух и газы, попавшие в трубопроводы под давлением; должны быть установлены во всех высоких точках сети, где скапливаются газы.
Воздушные/вакуумные предохранительные клапаны - клапаны для выпуска воздуха и газов, позволяющие атмосферному воздуху проникать в трубопроводы; устанавливают на трубопроводах для устранения вакуума, образующегося в трубах при сливе воды.
Превентеры обратного потока (обратные клапаны), предотвращающие обратный поток ОСВ, используют, когда в трубопроводах оросительной системы могут возникать обратные потоки ОСВ. Эти предохранительные устройства должны быть полнокомплектными, включая средства контроля правильного функционирования системы.
Автоматические многозональные задвижки (клапаны) - устройства последовательного выпуска СВ в разные зоны орошаемого участка.
Электромагнитные клапаны (соленоиды) - клапаны, открывающиеся и закрывающиеся автоматически по низковольтному сигналу, которые используют для промывки фильтров или капельных линий или для направления воды в определенную зону орошаемого участка.
Регуляторы давления - клапаны, используемые для поддержания давления воды на фиксированном уровне или в диапазоне значений (значения фиксированного или переменного давления соответственно). Регуляторы давления должны поддерживать номинальное давление в напорной системе, необходимое для работы капельных оросительных устройств или дождевателей.
6.3.3 Водовыпуски
Водовыпуски представляют собой патрубки с вентилями (кранами), устанавливаемые в тупиковых ответвлениях и в нижних точках трубопроводов и позволяющие осуществлять слив воды из труб и производить удаление скопившихся осадков методом промывки.
6.3.4 Расходомеры
Расходомеры предназначены для контроля используемых объемов воды, проходящих через данную точку. В небольших системах используют объемные счетчики. Турбинные, пропеллерные и магнитные расходомеры используют на больших трубопроводных оросительных системах. Ввиду присутствия взвешенных твердых веществ и осадков в ОСВ на трубопроводах рекомендуется использовать магнитные расходомеры.
6.3.5 Гидранты
Водовыпускные устройства данного вида используют на трубопроводной сети, когда необходимо получить временный доступ к подаче ОСВ, например, для подключения передвижных дождевальных установок или переносных трубопроводов, используемых для отвода воды из труб распределительной сети на отдельный участок поля.
6.4 Устойчивость оросительных устройств к рН и удобрениям
Оросительные трубы и запорную арматуру выбирают с учетом их технологической устойчивости к агрессивной среде химических и органических соединений в СВ (определяемой уровнем рН) и вида применяемых удобрений при осуществлении удобрительного полива (см. таблицу 5 и таблицу 6).
Следует уточнять технические характеристики труб и арматуры, применяемых для орошения, например, по допустимому уровню рН или диапазону устойчивости к растворенным удобрениям, по справочным каталогам или связавшись с представителем изготовителя оборудования.
Таблица 5 - Допустимые уровни рН оросительной воды в зависимости от материала и арматуры трубопроводов (по опыту Португалии)
|
Материал дождевальной установки
|
Уровень рН оросительной воды
|
|
Чугун и сталь
|
> 6,5
|
|
Алюминий
|
> 5,5
|
|
ПВХ/ПЭ
|
Следует проконсультироваться с изготовителем и уточнить коэффициент устойчивости изделий к химическим реактивам и уровню рН в воде
|
Таблица 6 - Устойчивость к удобрениям труб при дождевании и удобрительном поливе (по опыту Португалии)
|
Удобрения
|
Степень ограничения на использование a
|
|
ПВХ
|
ПЭ
|
Нержавеющая сталь
|
Чугун
|
Алюминий
|
|
Ортофосфорная кислота
|
1
|
2
|
3
|
4
|
4
|
|
Хлористый калий
|
1
|
2
|
2
|
3
|
3
|
|
Фосфат аммония
|
1
|
2
|
2
|
3
|
3
|
|
Нитрат аммония
|
1
|
2
|
1
|
2
|
2
|
|
Нитрат кальция
|
1
|
2
|
1
|
2
|
2
|
|
Нитрат калия
|
1
|
2
|
1
|
2
|
1
|
|
Сульфат калия
|
1
|
2
|
1
|
2
|
1
|
|
Мочевина
|
1
|
2
|
2
|
2
|
1
|
|
а От 1 (слабое ограничение) до 4 (строгое ограничение).
|
6.5 Техническое обслуживание распределительных сетей для предотвращения повторного развития бактерий
Основной проблемой сетей подачи ОСВ является вероятность снижения качества ОСВ в сети, особенно в условиях жаркого климата и при большой протяженности распределительной сети (то есть при длительном времени нахождения воды под воздействием высокой температуры). Задача заключается в предотвращении повторного развития бактерий и устранении неприятного запаха.
Для предотвращения роста бактерий, связанного с разложением соединений хлора, выполняют следующие действия:
- периодическую промывку распределительных сетей потоком ОСВ с высоким содержанием хлора;
- промывку и хлорирование трубопроводов выполняют перед каждым орошением или через несколько циклов орошения;
- проблемные участки трубопроводной сети отключают и хлорируют в критических точках;
- избегают высоких концентраций нитратов, способствующих росту бактерий, снижающих содержание сульфатов (вырабатывающих сероводород);
- периодически выполняют физическую очистку трубопроводов (через трубы протаскивают скребок с целью удаления биопленки, образовавшейся на внутренних стенках).
6.6 Устройство и эксплуатация распределительных сетей для защиты источников питьевой воды
6.6.1 Общие положения
Использование ОСВ для орошения создает потенциальную опасность для водных объектов (поверхностных или подземных) из-за вероятных прорывов или протечек трубопроводов ОСВ на орошаемых полях. Протечки ОСВ могут проникать в глубинные или поверхностные водоносные слои и загрязнять их.
Основная опасность заключается в проникновении патогенных загрязнителей в источники питьевой воды. Для предотвращения данного риска магистральные и распределительные трубопроводы ОСВ должны располагаться на расчетном расстоянии от источников питьевой воды (колодцев), гарантирующем отсутствие прямого стока ОСВ в колодец, а также обеспечивающем условие, что для ОСВ, поступающих в водоносный слой через почву потребуется не менее 200 суток, чтобы достичь колодца (время, в течение которого происходит полная нейтрализация патогенных загрязнителей).
В любых обстоятельствах расстояние между орошаемыми участками и колодцем должно обеспечивать попадание ОСВ в колодец не меньше, чем через 50 суток, с расчетом, что только небольшая часть оросительных ОСВ просачивается на глубину водоносного горизонта, при этом эффективно фильтруется через грунтовые слои, разрушая большинство патогенов.
В песчаной водоносной зоне грунтов вода медленно просачивается через слои песка (получая дополнительную фильтрацию) и по этой причине расчетные радиусы защитных зон вокруг колодцев относительно небольшие. В трещиноватых водоносных породах вода просачивается через трещины и достигает колодцев сравнительно быстро, поэтому для таких случаев расчетные радиусы защитных зон должны иметь существенно большее значение, чем в песчаных грунтах.
6.6.2 Радиусы защитных зон
Необходимо выполнять детальный гидрологический расчет с учетом свойств геологических горизонтов для определения необходимой защитной зоны вокруг каждого колодца питьевой воды.
Для регионов со слабой гидрогеологической изученностью, для которых отсутствуют соответствующие нормативные положения, применяют следующие принципы:
- для каждого колодца питьевой воды рекомендуют выполнить детальный гидрологический расчет для определения местоположения основных трубопроводных линий подачи ОСВ для орошения. При расчете учитывают почвенно-геологические условия в данной местности, параметры водоносных зон, если таковые имеются, и возможность естественной фильтрации при прохождении ОСВ через песчаные слои, а также направления движения воды в водоносных слоях.
Минимальное расстояние между трубопроводами подачи ОСВ для орошения и колодцами питьевой воды определяют следующим образом (с учетом местных нормативов);
- в песчаной водоносной зоне: 50-кратное расстояние L (в метрах);
- в трещиноватых зонах: 200-кратное расстояние L (в метрах).
Расстояние L (с учетом вымирания патогенов при фильтрации в грунтах) рассчитывают по формуле
,
(1)
где L - расстояние (в метрах) от основных трубопроводов подачи воды до колодца питьевой воды;
Q - расход (скорость потока) воды в колодце (в м 3/ч);
k - константа, имеющая значение 1 ч;
d - расстояние (в метрах) между поверхностью воды в зоне статического насыщения колодца и дном колодца.
В трубопроводах подачи ОСВ высокого и очень высокого качества СВ с непрерывной хлорной дезинфекцией, расстояния могут быть сокращены вдвое или более в зависимости от рельефных и почвенно-геологических условий местности.
6.6.3 Принципы орошения с использованием ОСВ при непосредственном примыкании к подземным или поверхностным трубопроводам питьевой воды
Иногда орошение с использованием ОСВ выполняют поверх трубопроводов питьевой воды. В таких случаях следует принять защитные меры для защиты системы подачи питьевой воды от проникновения патогенных микроорганизмов, если в трубопроводах питьевой воды происходят утечки (при нарушении целостности). Такие участки можно орошать с использованием ОСВ, непрерывно дезинфицируемых адекватными дозами хлора (или эквивалентного дезинфицирующего средства). Когда трубопроводы питьевой воды находятся над уровнем земли, эту зону допускается орошать методом капельного орошения с использованием недезинфицированных ОСВ.
6.6.4 Принципы решения проблем при перекрестном соединении трубопроводных систем различного назначения
6.6.4.1 Общие положения
Непреднамеренное соединение двух систем подачи воды может быть вызвано ошибкой, когда персонал, не имеющей должной информации, выполняет профилактические или ремонтные работы на трубопроводе. Соблюдение минимального расстояния между трубопроводами питьевой воды и трубопроводами подачи воды другого качества, в значительной степени снижают риск случайных перекрестных подключений систем. Другим ключевым способом снижения риска неправильного подключения является четкая маркировка трубопроводов и арматуры по качеству подаваемой воды.
6.6.4.2 Требования по контролю
Когда расстояние между трубопроводами питьевой воды и НПВ менее 20 м, поставщик НПВ обязан проводить проверки под надзором контролирующих организаций и поставщика питьевой воды на предмет обнаружения перекрестных соединений двух типов систем водоснабжения.
6.6.4.3 Метод контроля
Наиболее целесообразным методом контроля является использование механизма, выявляющего вероятность прямого соединения двух типов систем водоснабжения, например, при обнаружении определенного элемента или соединения, нормально присутствующего только в одном типе подаваемой воды. Если такой способ невозможен, подачу воды в одной из систем перекрывают и далее наблюдают, имеет ли место поток воды в этой системе (в результате попадания воды из другой системы).
6.6.5 Принципы окраски и маркировки трубопроводов и систем орошения с использованием ОСВ
6.6.5.1 Общие положения
Трубопроводы и соответствующее оборудование для орошения с использованием ОСВ должны иметь маркировку для предотвращения вероятности перекрестного соединения с трубопроводами питьевой воды.
В связи с разнообразием местных нормативных требований и традиций использования цветовой маркировки трубопроводов разного назначения (газ, электрокабели, питьевая вода, СВ и др.) введение единой международной системы маркировки трубопроводов признано практически нецелесообразным. Однако в регионах, где не существует установившихся требований в отношении разметки и маркировки и где они гарантированно не приведут к путанице с местными правилами, или там, где рекомендуемые схемы уже приняты, используют следующие технические требования.
При отсутствии требований по разметке и маркировке примеры окраски трубопроводов и систем для орошения с использованием ОСВ даны в таблице 7.
6.6.5.2 Примеры маркировки трубопроводов диаметром до 75 мм
Таблица 7 - Примеры окраски и маркировки трубопроводов и систем для орошения с использованием ОСВ
|
Тип воды
|
Цвет заглубленного трубопровода
|
Цвет открытых трубопроводов и связанного оборудования
|
Разметочная лента
|
Знаки на ограждениях водопроводного оборудования
|
|
СВ
|
|
Коричневый
|
Лиловая + надпись: "Внимание! Ниже расположен трубопровод СВ или воды, непригодной для питья"
|
Внимание! Сточные воды. Не пить!
|
|
ОСВ высокого и очень высокого качества
|
Пурпурный
|
Пурпурный
|
Внимание! Очищенные сточные воды. Не пить!
|
|
ОСВ хорошего и среднего качества
|
Пурпурный
|
Пурпурный с периодическими оранжевыми полосами на 30 % поверхности
|
Внимание! Очищенные сточные воды. Не пить!
|
Трубопроводную арматуру и сопутствующее оборудование, расположенное над поверхностью земли, маркируют с помощью табличек с указательными надписями размером не менее 50 х 40 см, изготовленными из материалов, устойчивых к воздействию погодных условий, с шрифтом красного или пурпурного цвета на белом фоне, размером букв не менее 7 см по высоте.
6.6.5.3 Трубопроводы диаметром более 75 мм
Трубопроводы и сопутствующее оборудование, расположенные над поверхностью земли, покрывают стойкой краской, совместимой с материалом трубопровода, при этом цвет краски должен соответствовать типу подаваемой воды (согласно таблице 7).
Расположенные в земле трубопроводы должны иметь разметочные ленты соответствующего цвета, которые закрепляются на опорах, углубленных в землю не менее чем на 0,5 м и на расстоянии от 0,3 до 0,5 м выше верхней поверхности трубы.
На ленту в обязательном порядке наносят надпись, соответствующую типу подаваемой воды, в соответствии с таблицей 7.
Ленты изготавливают из полиэтилена шириной не менее 12 см. Размер букв в надписи на ленте не должен быть меньше 5 см.
Трубопроводную арматуру и сопутствующее оборудование, расположенное над поверхностью земли, маркируют с помощью табличек с указательными надписями размером не менее 50 x 40 см, изготовленными из материалов, устойчивых к воздействию погодных условий, с шрифтом красного или пурпурного цвета на белом фоне, размером букв не мерее 7 см по высоте.
