Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы водопользования на территориях с многолетнемёрзлыми породами (ММП) . 8
Обзор условий водопользования в Якутии. 8
Программа «Питьевая вода». 11
Оценка экологического риска воздействия нутриентов воды на организм человека . 16
Критерии лимитирования воды. 19
Обоснование объёма водозабора на гидроузле руч. Ойуур-Юреге. 23
Глава 2. Методы исследования качества воды. Качественный состав природных поверхностных вод, классификация . 24
Контроль качества водоподготовки. Питьевая вода. 24
Качественный состав природных поверхностных вод. Классификация . 26
Цветность. Обеззараживание питьевой воды. 33
Контроль качества очищенных сточных вод. 37
Самоочищающая способность воды в природных условиях. Факторы влияния. 42
Глава 3. Очистка сточных вод. Проблемы обеспечения качества очистки сточных вод и их влияние на гидрохимический состав водоприемника . 45
Проблема комплексной оценки качества очистки сточных вод 45
Технологическое обеспечение очистки сточных вод при водопользовании в условиях Крайнего Севера . 54
Удаление коллоидных загрязнений сточных вод 64
Анализ работы очистных сооружений. 66
Глава 4. Методы подготовки питьевой воды . 76
Технологии ВОС. 76
Естественные факторы, влияющие на водоподготовку. 78
Хлорирование. Проблемы обеззараживания. 86
Водоочистные сооружения (ВОС). Установка «Влага». Характеристики, параметры эксплуатации и возможность модернизации. 91
Вторичное загрязнение. Разработка подходов, снижающих рост негативных факторов. 95
Заключение 106
Основные выводы и рекомендации 106
Литература 108
Приложение 119
- Оценка экологического риска воздействия нутриентов воды на организм человека
- Качественный состав природных поверхностных вод. Классификация
- Технологическое обеспечение очистки сточных вод при водопользовании в условиях Крайнего Севера
- Хлорирование. Проблемы обеззараживания.
Введение к работе
Актуальность работы. Интенсивное освоение территорий Севера России обострило проблему водогтотребления населением и промышленными комплексами, поскольку водозабор в силу специфических климатических и гидрогеологических условий, и в первую очередь это касается Якутии, ведется в основном из поверхностных источников, тогда как в более южных районах основная масса водозабора - грунтовые воды, практически не требующие глубокой обработки
Особенностью поверхностных водоисточников региона является широкое распространение многолетне-мерзлых пород, что определяет незначительный сток, наличие под реками и озерами таликовых зон, потери за счет льдообразования и возникновение дефицита воды в весенний период, заболоченность почв в местах расположения водохранилищ и, как следствие, - специфический неблагоприятный исходной компонентный состав
Поскольку централизованные системы водоснабжения являются одним из главных региональных источников прямого и длительного воздействия, была выполнена оценка качества питьевой воды по показателям физиологической полноценности и анализ ситуации по уровню заболеваемости населения
Учитывая стремление России к применению стандартов ЕСО, ВОЗ, нужно отметить, что нормирование в водной сфере стало одной из актуальных проблем При нормировании качества очищенных сточных вод необходима оценка вклада естественной и антропогенной составляющей в формировании гидрохимического режима водных объектов, что позволит обеспечить устойчивое функционирование сложившихся гидробиоценозов и обосновать установление региональных ПД1< гидрохимических показателей. В связи с этим изучение особенностей практического водопользования в условиях Приполярья и совершенствование процессов водоподготовки и очистки сточных вод является актуальной задачей
Цель работы. Совершенствование процессов водоподготовки и очистки сточных вод с учетом особенностей водоснабжения и водоотведения в условиях отрицательных среднегодовых температур Крайнего Севера. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
выполнен теплотехнический расчет сетей водоснабжения при заданных параметрах системы централизованного водоснабжения города Айхал для обеспечения надежности по бесперебойной подаче воды и исключению аварийных остановок по причине размораживания сетей, транспортирующих воду;
изучено и скорректировано влияние кондиционированных вод на состояние сетей централизованного водоснабжения,
дана эколого-'экономическая оценка целесообразности частичной замены цеолитовой загрузки фильтров (Сунтарского месторождения, Якутия) при очистке сточных вод по аммонийному азоту;
скорректированы условия смешения коагулянта и сточных вод с учетом качества исходной воды;
БИБЛИОТЕКА
* С.-Петербург
ОЭ 20оакт^# |
изучены особенности гидрохимического состава природных вод, учитывающие формирование водосбора в условиях многолетнемерзлых пород (ММТТ). и обоснованы региональные нормативы качества очищенных сточных вод;
определен инкубационный период углеродного окисления условнозагряз-ненных сточных вод, что позволило оценить возможности биохимического окисления многокомпонентной системы
Научная новизна работы состоит в постаповке и в решении задачи комплексной оцеггки и оптимизации водоподготовки и очистки сточных вод с учетом регионального фактора. При этом-
- усовершенствована и адаптирована с учетом качества исходной воды пода
ча коагулянта при очистке сточных вод,
на основании эколого-экономической оценки условий выпуска в водоем очищенных сточных вод рекомендована и внедрена технология эксплуатации узла физико-химической очистки с использованием цеолита Су игарского месторождения (Якутия) в качестве фильтрующего и сорбирующего материала;
исследована и скорректирована коррозионная активность воды после водоподготовки применительно к водам северного региона;
применен комплексный подход в решении задач водоподготовки высокоцветных маломутных вод и их водоотведения;
Практическая значимость На основании проведенных исследований
- выполнен теплотехнический расчет системы цеитрализовашюй подачи во
ды, позволяющий обоснованно выбрать параметры, которые при заданном типе
прокладки и утепления при фактическом разборе воды исключают возможность
обледенения сетей водоснабжения Расчет используется для обоснования водо-
потребления при лицензировании водопользования поверхностных водных
объектов;
- заменен коагулянт сернокислый алюминий на полиоксихлорид алюминия
на станции водоподготовки, что позволило снизить коррозиошіую активность
воды и содержание железа в наиболее отдаленных участках системы водоснаб
жения;
внедрены рекомендации по технологии применения местного фильтрующего материала, что снизило экештутационные затраты без потери качества очистки по азоту аммонийных солей. Экономический эффект 1115,6 тыс руб /год (в ценах 2006 года);
реализованы предложения по изменению дозировки коагулянта при очистке сточных вод, что привело к сокращению времени осаждения примесей в первичных отстойниках без ухудшения качества очистки;
выполнена оценка времени инкубации на полное биохимическое потребление кислорода, что позволило скорректировать платежи за негативное воздействие на окружающую среду на 61,6 тыс руб (при коэффициентах природопользования, действовавших в 2005 году).
Методы исследования: Для: достижения поставленной цели использовашл инструментальные лабораторные методы анализа аналитической и физической
химии, соответствующие требованиям Системы аккредитации по ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025, аттестованные Государственным Комитетом Российской Федерации по Стандартизации и Метрологии (ГОССТАНДАРТ России) ИК-спектрофотометрия, потенциометрический, титриметрический, фотометрический, гравиметрический, спекгрофотометрический методы Достоверность результатов обеспечивалась:
- использованием методов исследований, соответствующих современному
состоянию аналитической химии, физической химии, прикладной теплофизики;
- удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований
с экспериментальными данными;
использованием метрологически аттестованных стандартных измерительных приборов и реактивов и проведением контрольных параллельных исследований разными, аттестованными Госстандартом, лабораториями;
анализом и обработкой статистического материала по водоподготовкс и очистке сточных вод за длительпый период наблюдения.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на семинарах кафедры «Инженерной экологии и химии» Сибирской автомобильно-дорожной академии (2004-2005 г.г.); на пятой окружной конференции молодых учёных « Наука и инновации 21 века» (г. Сургут, Сургутский государственный университет, 2004г); на Всероссийской научно-практической конференции «Инженерное оборудование населенных мест и зданий» (г. Иркутск, Иркутский государственный технический университет, 2006 г.); на научно-практической конференции «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» (г Иркутск, Иркутский государственный технический университет, 2006 г.).
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, основных выводов и рекомендаций, списка литературы (108 наименований); общий объем 125 страниц, в том числе: 18 рисунков, 23 таблицы, 3 приложения, включающие акты о внедрении.
Оценка экологического риска воздействия нутриентов воды на организм человека
Оценка экологического риска воздействия нутриентов воды на организм человека Поскольку для Северного региона отмечается повышенная цветность природных вод, обусловленная наличием гуминовых и фульвокислот, нами выполнена оценка вероятности возникновения злокачественного новообразования у человека при потреблении зараженной воды бензолом (как вещество, близкое по физиологическому воздействию).
Исходные данные для расчета: концентрация бензола в воде 0,0000875 мг/л (CW); вес человека, подвергающегося воздействию, 70 кг (BW); средняя норма потребления воды для взрослого населения 2 л/день (IR) Центральной характеристикой в расчетах риска выступает доза (I, мг/кг в день), определяемая как усредненное количество химического вещества, попадающего в организм человека (в мг на 1 кг веса тела в среднем за день), по формуле: 1= CW IR (1.1) BW 1=0,000025 (мг/кг в день) Рассчитаем риск, используя для бензола принятое значение slop factor, равное SF =0,029 (мг/кг в день)" . Risk=CDI SF, (1.2) CDI - хроническая дневная доза, мг/кг день; Risk=P(I)=7 10"7 Таким образом, шанс заболеть лейкемией при данном режиме потребления загрязненной бензолом воды имеется примерно у 70 человек из миллиона. Вероятность заболевания 1 10-6 в большинстве стран, кроме Нидерландов, рассматривается как допустимый уровень риска.
Рассчитаем риск от неканцерогенного воздействия загрязненной воды, содержащей фенол (по воздействию аналогичен гуминовым веществам, подвергшимся хлорированию; опасен для почек и печени), нитробензол и цианид (влияет на функцию щитовидной железы).
Исходные данные для расчета: концентрация фенола в воде 0,002 мг/л; концентрация нитробензола в воде 0,0035 мг/л; концентрация цианида в воде 0,0105 мг/л; средняя норма потребления воды для взрослого населения 2 л/день; вес человека, подвергающегося воздействию, 70 кг; частота потребления - 365 дней в году; продолжительность воздействия - 20 лет
Дневные дозы хронического воздействия при ежедневном потреблении воды, т.е. 365 дней в году, обозначим через Е: Ефенол=0 000057 (мг/кг в день); ЕНИтробензол=0,0001 (мг/кг в день) Ецианид=0,0003 (мг/кг в день) Для неканцерогенных воздействий мерой выражения заболеваемости (риска заболеть) является так называемый индекс риска. Его значение определяется как отношение усредненного (например, за ожидаемый период жизни) уровня воздействия (усредненной дозы Е и пороговой дозы RfD). Эти характеристики выражают в одинаковых единицах за один и тот же период, т.е. как хронические - от семи до 70 лет, субхронические - от двух недель до семи лет или как разовые - до двух недель.
Индекс риска (Ш) рассчитывается согласно следующему выражению: HI = Е_ (1.3) RfD
Если E RfD, т.е. Н1 1, то при сохранении существующего уровня воздействия могут существовать неканцерогенные эффекты, т.е. заболеваемость (не связанная с раком) населения может превысить средний уровень. Как правило, чем больше значение HI (при Н1 1), тем больший уровень заболеваемости можно ожидать.
Но здесь следует иметь в виду, что HI нельзя интерпретировать как статистическую или вероятностную характеристику. Иными словами, значение HI = 0,01 не означает, что существует один шанс из 100 заболеть. Значение HI можно рассматривать скорее в качестве ранжированной (порядковой) характеристики ожидаемой заболеваемости.
По формуле (1.3) для индекса риска рассчитаем коэффициенты вреда для каждого загрязнителя, используя условные значения RfD=Dl, равные:
D 1=0,6 (мг/кг в день) для фенола;
D 1=0,0005 (мг/кг в день) для нитробензола;
D 1=0,002 (мг/кг в день) для цианида.
Н1фе„ол=0,000095 нитробензол " 1J цианид- " " 1J
Общий индекс вреда от потребления загрязненной воды представляет сумму коэффициентов, рассчитанных для каждого из присутствующих и оказывающих неканцерогенное воздействие веществ: Н10бщ. =0,215095.
Отсюда можно сделать вывод, что порядковая характеристика вероятной заболеваемости по водному фактору без учёта других форм негативного воздействия имеет достаточно высокий уровень.
Одним из основных направлений работ по водосбережению [11, 12, 13] и экономии воды является снижение удельного водопотребления. В настоящее время фактическое удельное водопотребление населением по г. Айхал составляет 360 л/чел.сут.
В концепции Федеральной целевой программы «Обеспечение населения России питьевой водой» (1989-2010 годы) на первом этапе намечено выполнить работы по реконструкции водоразборной арматуры и арматуры смывных бачков внутридомовых систем водоснабжения.
Оценка данных Гордиенко B.C., Кантор Л.И., Жировым Е.Н., Дерюшевым Л.Г., [14] ряда исследований (США, Британия, Австралия, Россия) по структуре потребления воды на хозяйственно-питьевые и коммунально-бытовые нужды населения показывает, что на промывку унитазов тратится от 41 до 55% воды от нормы водопотребления. Из-за недостатков технического характера смывных бачков происходят непроизводительные расходы (потери) воды в смывных бачках через поплавковые клапаны. Они весьма существенны и составляют, по данным исследований, до 90% потерь воды от водоразборной арматуры.
На ближайшую перспективу в г. Айхал наиболее рациональным представляются и приняты к исполнению ряд мероприятий по водосбережению при организации комплексного учета энергоресурсов в жилых домах и в системах производственного водозабора с выводом основных параметров энерго-ресурсоснабжения на компьютеры Единой Городской Диспетчерской Службы с контролем и оперативным регулированием в зависимости от времени суток, температуры воздуха, интенсивности водоразбора.
В 2001 г. Госстрой России поручил НИИ КВОВ исследовать вопросы лимитирования, принимая во внимание изменения социально-экономических условий, произошедшие в стране и используя научно-технические подходы при оценке критериев, которыми, по Глуховскому И.И. [11], следует пользоваться при лимитировании отпуска питьевой воды промышленным абонентам.
В настоящее время наиболее прогрессивным и успешным (в силу высокой стоимости земли под застройку) по оптимизации процессов водопользования на постсоветском пространстве стал опыт коммунальных служб г. Москвы.
По данным Серова СЮ. [15], начиная с 1996 года в г.Москве наблюдается устойчивая тенденция снижения подачи питьевой воды в город. Значительно изменилась структура водопотребления. Если в 1985 году население потребляло 56% воды, коммунально - бытовые предприятия - 18%, промышленные предприятия - 26%, то в настоящее время население потребляет 76% воды, бюджетные организации -13%, промышленные предприятия -11%.
Качественный состав природных поверхностных вод. Классификация
. Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся частички выветренных горных пород, глинистых, известковых, гипсовых и песчаных почв. Коллоидные вещества в основном представлены органическими молекулами, соединениями на основе силикатов, гидроокисей металлов, в истинно растворенном состоянии в воде находятся легко распадающиеся при сольватации на ионы минеральные соли. Концентрация отдельных примесей в воде определяет ее свойства, качество воды.
Различают показатели качества воды:
- физические (температура, взвешенные вещества, цветность, органолептические показатели),
- химические (жесткость, щелочность, рН, окисляемость, сухой остаток),
- биологические (гидробионты),
- бактериологические (общее количество бактерий, коли-индекс). Для их определения необходимы регулярные физико-химические, бактериологические, биологические и технологические анализы, показывающие стабильность качества воды в течение годичного периода и вариации по отдельным компонентам.
В настоящее время одной из наиболее распространенных является классификация примесей по Кульскому Л.А. [36] на четыре группы, основанная на их фазовом состоянии и дисперсности.
Примеси первой группы: попадают в воду вследствие эрозии слагающих ложе водоема пород и смыва с поверхности почв. Они представляют собой нерастворимые в воде суспензии и эмульсии, а также планктон и бактерии, кинетически неустойчивые и находящиеся во взвешенном состоянии благодаря гидродинамике водного потока. В состоянии покоя эти взвешенные вещества выпадают в осадок.
Так, например, размеры взвешенных частиц изменяются от истинно коллоидных (10"6 см) до грубодисперсных (свыше 1 мм), и оказывают существенное воздействие на качество природных вод, поскольку скорость оседания взвешенных частиц напрямую зависит от их крупности - если грубодисперсные примеси осаждаются на глубину 1 м в течение 1-2 с, то коллоидным частицам на это требуются годы.
Мутность исходной воды, а также ее прозрачность и взвешенные вещества определяются наличием в воде частиц глины, песка, почвы, ила, планктона, водорослей, которые попадают в нее с паводковыми водами, в смывах с эродированной поверхности и т.д. Мутность определяется в мг/л и для питьевой воды не должна превышать 1,5 мг/л.
Примеси второй группы: представляют собой гидрофобные и гидрофильные органические и минеральные коллоидные частицы, вымытые водой из грунтов почв, а также нерастворимые и недиссоциированные формы гуминовых веществ, обуславливающие окисляемость и цветность воды, а также детергенты и вирусы, которые по своим размерам сопоставимы с коллоидными примесями. Величина частиц 10"5 - 10"6 см. Характерной особенностью (что присуще для всей территории Якутии) водосборов, использующих поверхностные воды, является высокая цветность, резко снижающая потребительские свойства воды.
Исходные воды, фильтруясь через поверхность, содержащую остатки растений, насыщаются гуминовыми веществами и приобретают желто-коричневую окраску. Цветность воды при этом может достигать значений от 100 до 200 градусов. Особо высокая цветность природных поверхностных вод достигает в период интенсивной оттайки вечной мерзлоты и поступления паводковых вод. В зимний период, когда притоки с водосборной площади практически отсутствуют, цветность воды под слоем льда снижается до 70-80 градусов, а мутность - до допустимых пределов. Одной из наиболее важных особенностей гуминовых веществ, как фактора, влияющего на качество исходных питьевых вод, является способность связывать и концентрировать различные металлы из горных пород, что приводит к миграции металлов в почву в виде устойчивых комплексов, практически из нее не выводимых. Широкий разброс молекулярных масс и специфических свойств гумусовых кислот затрудняет процесс обесцвечивания и вывода токсинов из природных вод.
Наряду с гуминовыми веществами окрашивать воду могут соединения марганца и железа, а также различные водоросли, которые в условиях прогрева поверхностного слоя воды в водоеме бурно развиваются, создавая окраску от изумрудно-зеленой до темно-бурой, и иногда даже насыщают воду токсинами.
Цветность воды измеряется в градусах платиново-кобальтовой шкалы и для питьевой воды не должна превышать 20 градусов.
Примеси третьей группы: - это молекулярные растворимые вещества, в том числе растворимые газы и органические вещества, способные внедряться в структуру полимолекулярных ассоциатов воды. Размер частиц 10" -10 см.
Примеси четвёртой группы - это вещества, диссоциированные на ионы: соли, основания, кислоты, придающие воде минерализованность, жесткость, щелочность или кислотность. В результате процесса гидратации кристаллическая структура этих веществ разрушается. Устойчивость образующихся гидроксидов металлов прямо пропорциональна их заряду и обратно пропорциональна радиусу.
Хлориды и сульфаты благодаря своей высокой растворимости практически обязательный компонент природных вод. При значительном содержании в воде эти ионы оказывают агрессивное воздействие на водопроводные сооружения, могут отрицательно влиять на жизнедеятельность человека, при повышенных концентрациях (свыше 0,5 г/л) сульфаты также придают воде неприятный вкус.
Повышенное содержание железа в водоисточниках района (обычное среднестатистическое превышение нормы на 25-30%) приводит к недопустимому ухудшению органолептических свойств воды, появлению характерной неприятной «ржавой» окраски, и горького «железного» привкуса. В качестве средства решения проблемы можно рекомендовать электрохимическую технологию водоподготовки, т.к. в процессе электролиза создаются условия для вывода катионов переходных d-металлов в осадок в виде флокулированных гидроокисей.
Согласно СанПиН на содержание кальция нет ограничения, но в отдельных странах, например в США, для поверхностных вод установлены ПДК. Считается, что, например, питьевые воды повышенной жесткости (свыше 6,6-6,7 мг/экв/л) по данным Голубева И.М. и Зимина В.П. [37], провоцируют целый букет заболеваний.
Технологическое обеспечение очистки сточных вод при водопользовании в условиях Крайнего Севера
При расширяющемся внедрении в водное хозяйство прогрессивных технических решений в области очистки сточных вод научно обоснованный контроль качества воды является одним из важнейших факторов санитарно-эпидемиологического благополучия населенных пунктов, а также предотвращения техногенных и экологических катастроф.
Контроль качества воды в широком смысле трактуется не столько как аналитическое определение важнейших ингредиентов состава воды, сколько комплекс технологических мероприятий по целенаправленному управлению составом воды с целью придания ей потребительских свойств.
Согласно п. 2 ст. 23 закона РФ №7-ФЗ «Об охране окружающей среды» нормативы контроля сброса сточных вод должны устанавливаться на основе наилучших существующих технологий (НСТ) с учетом экономических и социальных факторов. В настоящее время в Российской Федерации достаточно широко применяются следующие НСТ [61]: полная биологическая очистка (НСТ-1); полная биологическая очистка с доочисткой (НСТ-2); биологическая очистка с полным окислением (НСТ-3); биологическая очистка с нитри-денитрификацией (НСТ-4); физико-химическая очистка (НСТ-5).
Показатели качества, которые можно достичь, используя эти технологии, приведены в табл. 6.
Исследования, проведенные Беличенко Ю.П., Гордеевым Л.С. и Комиссаровым
Ю.А. показали [62], что применяемые в нашей стране НСТ по основным показателям, за исключением фосфатов, в целом соответствуют нормативам, установленным в странах ЕЭС. Отмечено, что для большинства регионов Российской Федерации удаление фосфатов до концентрации ниже 2 мг/дм нецелесообразно, так как 70-80% данного биогенного элемента поступает в водные объекты с неорганизованными стоками.
Анализ существующих технологий (табл. 6) показал, что наилучшие результаты по удалению органических веществ и аммонийного азота обеспечивают сооружения биологической очистки с полным окислением НСТ-3 (сооружения продленной аэрации). Особенностью данного типа сооружений является увеличенный в 1,5-2 раза объем аэротенков, меньшие габариты вторичных отстойников и низкий прирост ила. Практически аналогичные показатели достигаются на сооружениях биологической очистки с нитри-денитрификацией (НСТ-4), однако в конструктивном отношении они значительно сложнее, поэтому НСТ-3 предпочтительнее как более простая и дешевая в эксплуатации технология.
Сооружения физико-химической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод (НСТ-5) применяются, когда возможны длительные перерывы в поступлении сточных вод (санатории, дома отдыха) или при низкой их температуре (в районах Крайнего Севера). Однако в настоящее время использование этой технологии не имеет достаточно широкого распространения, так как наличие реагентных установок делает ее сложной в эксплуатации и приводит к дополнительному загрязнению окружающей среды отходами реагентов.
Наибольшее распространение в Российской Федерации имеют классические сооружения полной биологической очистки (НСТ-1), которые при относительно невысоких капитальных и эксплутационных затратах обеспечивают высокую степень задержания органических и взвешенных веществ (до 90-95%).
В Айхальском ГОКе выбраны как технологически наиболее приемлемые для местных условий и в 1996 году введены в эксплуатацию канализационные очистные сооружения (КОС) физико-химической очистки (НСТ-5) с проектной производительностью 2700 м /сутки. Фактический расход сточных вод, поступающих на очистку, составляет 1800-1900 м3/сутки. Известно, что при проектировании канализации городов и промышленных предприятий [62] требуется знать не только нормы и общее количество сточных вод, но и режим их водоотведения, т.е. изменение расходов сточных вод по часам суток, а также значения максимальных расходов, которые определяются так называемыми коэффициентами суточной и часовой неравномерности водоотведения.
Далее приведем общие типовые коэффициенты неравномерности водоотведения бытовых сточных вод [63] для расчета сети (табл. 7):
Средний расход сточных вод, л/с до 5 15 30 50 100 200 300 500 800 1250 и более
Общий коэффициент неравномерностиВОДООТВедеНИЯ Кобщ. 3 2,5 2,0 1,8 1,6 1,4 1,35 1,25 1,2 1,15
Мы произвели расчёт коэффициентов неравномерности для эксплуатируемых сооружений КОС г. Айхал (АГОК):
- коэффициент суточной неравномерности поступления сточных вод, Ксут (отношение максимального суточного расхода к среднему суточному): где:
QM3KC. - максимальный суточный приток сточных вод в течение месяца, м3/сут;
Qcp. - среднесуточный приток сточных вод, м3/сут.
Ксуг =1940/1748=1,11 -коэффициент часовой неравномерности поступления сточных вод, Кчас:
час.—Чмакс. Чср. V А )
Vcp.—VMaKC/ 4,
где: Чмакс - максимальный часовой приток в сутки с максимальным поступлением сточных вод, м3/ч; qcp. - средний часовой приток в сутки с максимальным поступлением сточных вод, м3/ч.
Хлорирование. Проблемы обеззараживания.
За последние сто лет хлор стал практически универсальным средством для обработки питьевых и сточных вод. Цель хлорирования - уничтожение болезнетворных микроорганизмов. Причем, хлор обычно вводится дважды: первичное хлорирование и перед подачей в водопровод. В настоящее время в мире, по мнению Chesney Richmond [89], в 99 случаях из 100 для дезинфекции используют либо хлор, либо хлорсодержащие продукты. Так, только в США для этих целей используется около 500 тыс. тонн хлора, в России - до 100 тыс. тонн. Избежать образования галогенсодержащих соединений (ГСС) при хлорировании невозможно [90]. Радикальный выход из сложившейся ситуации - отказ от использования хлора и переход на другие способы обеззараживания воды, в частности, озонирование или, лучше, применение УФИ
В последние несколько лет на международном уровне произошло переосмысление степени опасности ГСС для здоровья населения, что привело к ужесточению нормативов ГСС в питьевой воде в развитых странах мира. Необходимость гармонизации гигиенических нормативов нашей страны с установленными за рубежом позволила нам в интересах здоровья населения ужесточить нормативы ГСС, обладающих канцерогенным действием: снизить нормативы хлороформа до 0,1 мг/л, четыреххлористого углерода - до 0,002 мг/л (с уровней соответственно 0,2 и 0,006), а для 2,4,6-трихлорфенола изменить органолептический признак вредности на санитарно-токсикологический. Для всех канцерогенных ГСС установили 1 класс опасности. Скорректировали ПДК хлоральгидрата - с 0,2 до 0,01 мг/л. Кроме того, в соответствии с данными ВОЗ, установили ориентировочные допустимые уровни нескольких ГСС:
дихлор- и трихлоруксусных кислот -0,05 и 0,1 мг/л,
дихлорацетонитрила — 0,09 мг/л,
дибромацетонитрила — 0,1 мг/л,
трихлорацетонитрила - 0,001 мг/л и
ПДК хлористого циана — 0,035 мг/л.
Эти предложения утверждены Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию МЗ РФ.
В последнем издании Руководства по контролю качества питьевой воды ВОЗ приведены сведения о 19 веществах - продуктах хлорирования, потенциально опасных для здоровья населения. Многие из этих веществ обладают высокой токсичностью и кумулятивностью, полиморфизмом биологического действия, способностью проникать в организм не только с питьевой водой, но и через легкие при приеме душа, ванны, стирке белья. Некоторые ГСС обладают способностью вызывать наиболее неблагоприятный из всех отдаленных эффектов - развитие злокачественных опухолей. В настоящее время имеются данные, указывающие на связь между хлорированием питьевой воды и увеличением заболеваемости населения раком. По данным Гусева А.П (Главного санитарного врача по Мирнинскому району) и Заварзиной Н.О. ( Зам. гл. сан. врача по Мирнинскому району) [91], в эпидемиологических исследованиях, проведенных в Айове (США), установлено, что у людей, употреблявших хлорированную питьевую воду в течение более 40 лет, риск развития рака мочевого пузыря увеличивался в 2 раза. Делаются попытки отказаться от использования хлора для водоподготовки. Анализ имеющейся в мире информации по этому вопросу позволяет сделать вывод, что единого подхода к проблеме замены хлора нет.
По требованиям [92] СанПиН 2.1.4.1074-01 время контакта воды с хлором рекомендовано не менее получаса, а концентрация остаточного свободного хлора перед подачей в распределительную сеть должна быть в пределах 0,3-0,5 мг/дм . Учитывая, что альтернативный хлору продукт должен, кроме дезинфицирующих свойств, обладать еще и консервирующих эффектом, озонирование, ультрафиолетовая и ультразвуковая обработка, а также другие физические способы конечной обработки питьевой воды в принципе не применимы.
Реально в мире для этой цели нашли массовое применение только два хлорсодержащих продукта - гипохлорит и двуокись хлора. Если же говорить о двуокиси хлора, то сам продукт и реагенты для его получения (хлорит натрия, соляная кислота, хлор) также являются высокотоксичными веществами, требующими специальных мер предосторожности.
Другим моментом, на который стоит обратить внимание при подборе альтернативных дезинфектантов, это разница в структуре водоисточников в России и, например, в странах Западной Европы. Так, в России до 80% источников для производства питьевой воды - поверхностные, и в первую очередь это касается Якутии, а на Западе, наоборот - только 15-20% воды забирается из рек и озер, а основная масса - грунтовые воды, практически не требующие дезинфекции. Поэтому, по-видимому, механический перенос западных технологий на отечественную почву с учетом отличий в исходном качестве воды, а также различного понимания «опасности» того или иного реагента, был бы ошибкой. Необходимо проведение в России серьезных научных и технико-экономических исследований по оптимизации самой технологии очистки и дезинфекции воды и по рациональному подбору химических реагентов для этих целей.
Так, в США одним из побудительных мотивов перехода с хлора на другие реагенты был выход Единых правил пожаро-, взрывобезопасности, в которых, по мнению большинства пользователей хлором, излишне преувеличена его потенциальная опасность
Вопросы обеспечения безопасности хлорных объектов должны решаться уже на стадии разработки научно-обоснованных исходных данных на проектирование. В проекты должны закладываться передовые технологии и оборудование, позволяющее реализовать требования современных технических норм, в том числе и норм безопасности [93] ПБ 09-322-99, требующих осуществлять регулирование и управление технологическими процессами непосредственно с рабочего места оператора, а системы управления и контроля строить на основе микропроцессорной техники.
Присутствие остаточного хлора может привести к дальнейшему образованию побочных галогенсодержащих продуктов, основную часть которых составляют тригалогенметаны (ТГМ). Следует отметить, что водораспределительные сети, как правило, отличаются по протяженности, и, соответственно, время контакта питьевой воды с хлором может быть различным.
Похожие диссертации на Изучение особенностей водопользования в условиях Крайнего Севера и совершенствование процессов водоподготовки и очистки сточных вод
