САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДОЁМОВ - комплекс организационных, технических, санитарно-технических, юридических и иных мероприятий, предотвращающих промышленное, бытовое, сельскохозяйственное и другие виды загрязнения водоемов. Соблюдение санитарного законодательства обеспечивает сохранение водоемов как надежного источника доброкачественной воды (см. ), используемой населением для хозяйственно-питьевого водоснабжения (см.) и рекреационных целей. Ограниченная эффективность очистных сооружений в отношении удаления хим. загрязнений воды обусловливает прямую связь между исходным содержанием веществ в воде водоемов и питьевой воде. В свою очередь качество воды водоемов зависит от количества поступающих в водоемы сточных вод (см.) и степени их загрязнения. Поэтому проблему С. о. в. важно рассматривать в неразрывном единстве трех составных элементов: хим. и биологические загрязнения, поступающие из различных источников,- качество воды водоемов - качество питьевой воды (см.).
В условиях научно-технической революции резко возросло загрязнение водоемов различными хим. соединениями во всех экономически развитых странах и особенно в США, Японии, ФРГ, Австрии, Франции. Загрязнение водоемов может приводить к возникновению заболеваний, обусловленных различными хим. соединениями (ртути, кадмия и др.), к-рые по пищевым цепям (см.) попадают в органиЗхМ человека.
Загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами приводит к ухудшению качества рыбы и отказу населения использовать водоемы в рекреационных целях из-за образования маслянистой пленки на поверхности воды и появления специфического неприятного запаха. Потребление воды с повышенным содержанием фтора вызывает поражение зубов (см. Флюороз).
Способность водоемов к самоочищению ограничена, и если не проводить специальные мероприятия по С. о. в., то качество воды может ухудшаться до такой степени, что она становится непригодной для удовлетворения нужд населения, промышленного и сельскохозяйственного водопользования. Водоемы теряют рыбохозяйственное значение, состояние водных экосистем необратимо и зменя етс я.
Исторически проблема С. о. в. развивалась от так наз. запретительных мер до осознанной необходимости регламентировать допустимые пределы изменения качества воды водоемов под влиянием загрязнения. Однако запрет сброса стоков в водоемы игнорировал законы экономического развития государств, становился тормозом на пути прогресса промышленности.
Успехи в развитии технологии очистки сточных вод и научных исследований по безопасным условиям водопользования привели к формированию понятия о допустимых пределах загрязнения, принципов гиг. нормирования (регламентирования) веществ в воде. На первых этапах рекомендовалось регламентировать состав сточных вод, спускаемых в водоем. Но сброс стоков одного и того же предприятия в небольшую реку неравнозначен по последствиям сбросу в крупную реку. Поэтому в дальнейшем концепция нормирования была оправданно отнесена к регламентации состава воды водоемов в первом пункте водопользования ниже точки сброса сточных вод. При этом предполагалось в качестве стандарта принять естественный состав воды природных водоемов (по содержанию микроэлементов, других хим. веществ и по органолептическим свойствам). Такие же требования рекомендовалось предъявлять и к сбрасываемым в водоем сточным водам. Такой природоохранительный принцип С. о. в. не учитывал, что естественными элементами водных экологических сообществ могут являться опасные для здоровья человека патогенные микроорганизмы и гельминты.
В состав природных вод могут входить такие токсичные вещества, как мышьяк, фтор, нитриты, бор, концентрации к-рых в разных водоемах варьируют от низких до высоких уровней, способных вызвать интоксикации у человека.
Научные основы С. о. в. были впервые в мире сформулированы на основе концепции гиг. нормирования веществ в воде и обоснования их предельно допустимых концентраций (см.) с учетом влияния загрязнений на здоровье и условия водопользования населения; большой вклад в это внесли А. Н. Сысин и С. Н. Черкинский. В общем виде ПДК - это концентрация вещества в воде, при превышении к-рой вода может стать непригодной для одного или нескольких видов водопользования (хозяйственно-питьевого, рекреационного, рыбохозяйственного, сельскохозяйственного и др.)-
Гиг. ПДК устанавливают на основании медико-биологических исследований, исходя из приоритетности гиг. требований обеспечения безопасности и благоприятных условий водопользования населения. Наименьшая концентрация, установленная по трем признакам вредности (санитарно-токсикологического, органолептического и общесанитарного), принимается в качестве ПДК с указанием лимитирующего признака, т. е. признака по к-рому установлена ПДК.
При разработке ПДК учитывается также стабильность и трансформация вещества в воде с целью определения длительности его сохранения в воде и гиг. оценки возможных продуктов его трансформации по сравнению с исходным веществом. Широко используется принцип моделирования действия веществ в экспериментах на животных, изучение процессов самоочищения воды. Пороговые концентрации по влиянию на органолептические свойства воды устанавливаются только на основании непосредственного изучения психофизиологических реакций человека. Наряду с изучением функционального состояния различных систем организма животных важное значение при установлении ПДК придается выявлению отдаленных эффектов действия веществ, включая их влияние на репродуктивную функцию животных (эмбриотоксический, гонадотоксический. канцерогенный и другие эффекты).
В нашей стране действует ряд законодательных государственных актов, направленных на охрану природных богатств, в том числе и на защиту водоемов от загрязнения.
10 декабря 1970 г. Верховный Совет СССР утвердил «Основы водного законодательства Союза ССР и союзных республик», в соответствии с к-рыми приняты водные Кодексы союзных республик. В этих документах определены порядок использования вод для нужд населения, обязанности и права организаций, предприятий, учреждений и граждан в области использования водных объектов и охраны их от загрязнений.
Контроль за условиями сброса сточных вод в водоемы осуществляют бассейновые инспекции Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР. Санитарное состояние водоемов и условия водопользования населения контролируют СЭС. Общий контроль гидрохимических и гидробиологических показателей водоемов ведут учреждения Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. Водоемы рыбохозяйственного значения контролируют учреждения Министерства рыбного хозяйства СССР.
Важным законодательным документом, объединяющим интересы рыбохозяйственных организаций и вопросы охраны здоровья населения, являются «Правила санитарной охраны водоемов от загрязнения прохмышленными сточными водами», в к-рых изложены гиг. требования к спуску сточных вод в водоемы. Этими правилами запрещается сброс в водоемы сточных вод, если имеется возможность сокращения их количества путем рационализации технологии, организации оборотного, повторного водоснабжения или бессточных производств; возможна утилизация содержащихся в стоках веществ; не установлены ПДК веществ, содержащихся в сточных водах; возможно использование стоков для орошения в сельском хозяйстве. В случаях, когда сточные воды все-таки необходимо отвести в водоем, правила определяют условия, к-рые исключают возможность ограничения и нарушения нормальных условий водопользования.
Правила регламентируют общие требования к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (таблица); предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования; общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей, и перечень предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей.
Правила определяют не только условия спуска сточных вод в водоемы, но и порядок контроля эффективности очистки, обезвреживания и обеззараживания сточных вод. В соответствии с правилами проводится расчет допустимого содержания веществ в сточных водах, устанавливается мощность и набор очистных сооружений и определяется величина предельно допустимого сброса.
Имеются и другие документы, направленные на С. о. в., напр, методические рекомендации по санитарной охране водоемов от загрязнения нефтью, сточными водами предприятий черной металлургии, угольной промышленности и др.
В нашей стране разработана гиг. классификация водоемов по степени загрязнения, к-рую можно использовать для определения последовательности проведения оздоровительных мероприятий на водоемах. Ограничение загрязнения водоемов может быть достигнуто путем совершенствования технологии производства в направлении комплексной переработки сырья с извлечением ценных веществ из сточных вод. К числу мероприятий по С. о. в. относятся также внедрение технологических процессов с оборотным водоснабжением, повторное использование сточных вод, использование стоков для орошения полей (см. Поля орошения) и т. д.
Для улучшения санитарного состояния водоемов большое значение имеет очистка ливневых стоков с территорий городов, совершенствование мероприятий по очистке стоков животноводческих комплексов, мероприятий по предупреждению смыва удобрений и ядохимикатов с полей в близлежащие водоемы. Для очистки сточных вод используются механические, химические, биохимические и физико-химические методы.
Проблема С. о. в. имеет особенности при зарегулировании многих крупных рек (см. Водохранилища). Поступление в водохранилища значительных количеств биогенных элементов (фосфатов, нитратов, нитритов и других азотсодержащих соединений) в ряде регионов страны, особенно южных, приводит к усиленному разрастанию водорослей (эвтрофикация водоемов).
С целью дальнейшего совершенствования системы охраны водоемов проводится международное научное сотрудничество в рамках СЭВ. Проблема охраны водоемов от загрязнения вредными веществами решается в программах ВОЗ «Гигиенические критерии состояния окружающей среды» и «Химическая безопасность» и разрабатываются в рамках Международного регистра потенциально токсичных веществ (ЮНЕП ООН).
Таблица. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВУ И СВОЙСТВАМ ВОДЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ У ПУНКТОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО И КУЛЬТУРНО-БЫТОВОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Показатели состава и свойств воды водоема или водотока |
|||
Для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий |
Для купания, спорта и отдыха населения, а также для водоемов в черте населенных мест |
||
Взвешенные вещества |
|||
Для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных веществ, допускается увеличение содержания взвешенных веществ в воде в пределах 5%. Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/сек для проточных водоемов и более 0,2 мм/сек для водохранилищ к спуску запрещаются |
|||
Плавающие примеси (вещества) |
На поверхности водоема не должны обнаруживаться плавающие пленки, пятна минеральных масел и скопление других примесей |
||
Запахи, привкусы |
Вода не должна приобретать запахи и привкусы интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемых: непосредственно или при последующем непосредственном хлорировании. Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу рыб |
||
Не должна обнаруживаться в столбике |
|||
Температура |
Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3° по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет |
||
Не должна выходить за пределы pH 6,5 - 8,5 |
|||
Минеральный состав |
Не должен превышать по сухому остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов 35 0 мг/л и сульфатов 5 00 мг/л |
Нормируется по приведенному выше показателю «Привкусы» |
|
Растворенный кислород |
Не должен быть менее 4 мг/л бе, отобранной до 12 часов дня |
в любой период года в про- |
|
Биохимическая потребность в кислороде |
Полная цотребность воды в кислороде при 20° не должна превышать: |
||
Возбудители заболеваний |
Вода не должна содержать возбудителей заболеваний. Сточные воды, содержащие возбудителей заболеваний, должны подвергаться обеззараживанию после соответствующей очистки. Отсутствие в воде возбудителей заболеваний достигается путем обеззараживания биологически очищенных бытовых сточных вод до коли-индекса не более 10 00 в одном литре при остаточном хлоре не менее 1.5 мг/л |
||
Ядовитые вещества |
Библиография: Красовский Г. Н. и др. Принципы эколого-гигиенического регламентирования качества воды водных объектов, Водные ресурсы, № 2, с. 3, 1982, библиогр.; Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами, под ред. С. Н. Черкин-ского, в. 1-9, М., 1949 - 1969; Чер- к и н с к и й С. Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы, М., 1977.
Г. Н. Красовский.
Большая поверхность Земли покрыта водой, которая в целом составляет Мировой океан. На суше есть источники пресной воды – озера. Реки являются жизненными артериями многих городов и стран. Моря кормят большое количество людей. Все это говорит о том, что жизни на планете без воды быть не может. Однако человек пренебрежительно относится к главному ресурсу природы, что привело к огромному загрязнению гидросферы.
Вода необходима для жизни не только людям, но животным и растениям. Расходуя воду, загрязняя ее, под удар ставится вся жизнь на планете. Запасы воды на планете неодинаковы. В одних частях света есть достаточное количество водоемов, а в других ощущается большой дефицит воды. Более того ежегодно умирает 3 миллиона людей от заболеваний, вызванных употреблением воды плохого качества.
Причины загрязнения водоемов
Поскольку поверхностные воды являются источником воды многим населенным пунктам, то основная причина загрязнения водоемов это антропогенная деятельность. Основные источники загрязнения гидросферы:
- бытовые сточные воды;
- работа гидростанций;
- плотины и водохранилища;
- использование агрохимии;
- биологические организмы;
- сток промышленных вод;
- радиационное загрязнение.
Конечно, данный список можно продолжать до бесконечности. довольно часто водные ресурсы используются для каких-либо целей, но сбрасывая стоки в воду, они даже не очищаются, а загрязняющие элементы распространяют радиус действия и углубляют ситуацию.
Охрана водоемов от загрязнения
Состояние многих рек и озер мира является критическим. Если не остановить загрязнение водоемов, то многие аквасистемы перестанут функционировать – самоочищаться и давать жизнь рыбам и другим обитателям. В том числе у людей не останется никаких запасов воды, что неминуемо приведет к гибели.
Пока не поздно, водоемы нужно взять под охрану. Важно контролировать процесс сброса вод и взаимодействия промышленных предприятий с водоемами. Необходимо каждому человеку экономить водные ресурсы, поскольку чрезмерный расход воды способствует использованию ее большего количества, а, значит, загрязнятся водоемы будут интенсивнее. Охрана рек и озер, контроль использования ресурсов – это необходимая мера для того, чтобы сохранить на планете запасы чистой питьевой воды, необходимой для жизни всем без исключения. Кроме того, требует более рациональное распределение водных ресурсов между различными населенными пунктами и целыми государствами.
Окружающая среда
Окружающая среда
Охрана водоемов
Одной из важнейших проблем гигиены окружающей среды является соответствие воды водоемов требованиям действующего законодательства и санитарных правил и норм.
Эти требования изложены в ст. 18 Федерального Закона Р.Ф. "О санитарно – эпидемиологическом благополучии населения " № 52 Ф.З.
Критерии безопасности и безвредности для человека водных объектов изложены в санитарных правилах и нормах СанПиН 2.1.5.980-00 " Гигиенические требования к охране поверхностных вод", утвержденных главным государственным санитарным врачом Р.Ф. 22.06.2000г., в гигиенических нормативах ГН 2.1.5.1315-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веще6ств в воде водных объектов хозяйственно- питьевого и культурно- бытового водопользования", в гигиенических нормативах ГН 2.1.5. 1316-03 "Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно- питьевого и культурно- бытового водопользования", утвержденных главным государственным санитарным врачом Р.Ф. 22.06.2000г
Обязанности администрации предприятий по проведению производственного контроля соблюдения требований санитарных норм и правил изложены в санитарных правилах СП 1,1,1058-01 "Организация и проведение производственного контроля за соблюдением санитарно – противоэпидемических (профилактических) мероприятий" Водные объекты не должны являться источником биологических, химических или физических факторов вредного воздействия на человека.
Разрешение на использование водного объекта для хозяйственно- питьевого и культурно- бытового водопользования допускается при наличии санитарно- эпидемиологического заключения о соответствии его воды требованиям санитарных правил и соблюдении условий безопасности для здоровья человека использования этого объекта.
В случае несоответствия водного объекта требованиям санитарных норм и правил органы власти, предприниматели и юридические лица обязаны принять меры к ограничению, приостановлению или запрещению использования объекта.
В целях охраны водных объектов от загрязнения не допускается сбрасывать в водные объекты сточные воды, которые: могут быть устранены путем организации малоотходных производств, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения; после соответствующей очистки могут быть использованы в промышленности, городском хозяйстве или для орошения в сельском хозяйстве; содержат возбудителей инфекционных заболеваний,; содержат вещества, для которых не установлены гигиенические предельно допустимые концентрации или ориентировочно допустимые уровни, а так же отсутствуют методы их определения; содержат чрезвычайно опасные вещества, для которых нормативы установлены с пометкой "отсутствие". Не допускается сброс промышленных, сельскохозяйственных, городских сточных вод, а так же организованный сброс ливневых сточных вод: в пределах первого пояса зон санитарной охраны источников хозяйственно- питьевого водоснабжения; в черте населенных пунктов; в пределах первого и второго поясов округов санитарно охраны курортов, в местах туризма, спорта и массового отдыха населения; в водные объекты, содержащие природные лечебные ресурсы; в пределах второго пояса зон санитарной охраны источников хозя1йственно- питьевого водоснабжения, если содержание в них загрязняющих веществ и микроорганизмов превышает установленные санитарными правилами гигиенические нормативы.
Сточные воды, которые технически невозможно использовать в системах повторного, оборотного водоснабжения в промышленности, городском хозяйстве, для орошения в сельском хозяйстве и для других целей, допускается отводить в водные объекты после очистки в соответствии с требованиями санитарных правил к санитарной охране водных объектов и соблюдения нормативов качества воды в пунктах водопользования.
Предоставление отдельных водоемов, водотоков или их участков в обособленное водопользование для конкретных хозяйственных целей, в т.ч. для охлаждения подогретых вод (пруды - охладители), создание лесотоварных баз и др. производится только вне I - II поясов зоны санитарной охраны источников.
Отведение поверхностного стока с промышленных площадок и жилых зон через дождевую канализацию должно исключать поступление в нее хозяйственно - бытовых, производственных сточных вод и промышленных отходов. К отведению поверхностного стока в водные объекты предъявляются такие же требования, как к сточным водам.
Санитарными правилами установлены гигиенические нормативы качества - состава и свойств - воды в водных объектах для двух категорий водопользования:
К первой категории водопользования относится использование водных объектов или их участков в качестве источника питьевого и хозяйственно - бытового водопользования, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.
Ко второй категории водопользования относится использование водных объектов или их участков для рекреационного водопользования. Требования к качеству воды, установленные для второй категории водопользования, распространяются также на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест.
Соблюдение санитарных правил обязательно при размещении, проектировании, вводе в эксплуатацию и эксплуатации хозяйственных или других объектов и проведении любых работ, способных оказать влияние на качество воды водных объектов.
Строительство очистных сооружений допускается по проектам, имеющим заключение органов и учреждений государственной санитарно- эпидемиологической службы об их соответствии санитарным нормам и правилам.
Сброс сточных и дренажных вод в черте населенных мест через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико - экономическом обосновании и по согласованию с органами государственной санитарно - эпидемиологической службы. В этом случае нормативные требования, предъявленные к составу и свойствам сточных вод, должны соответствовать требованиям, предъявляемым к воде водных объектов питьевого, хозяйственно - бытового и рекреационного водопользования.
Для объектов, сбрасывающих сточные воды, устанавливаются нормативы предельно допустимых сбросов веществ в водные объекты (ПДС), которые утверждаются специально уполномоченными органами по охране окружающей природной среды только после согласования с органами и учреждениями государственной санитарно - эпидемиологической службы.
Временно допустимые сбросы (ВДС) химических веществ, устанавливаемые для действующих предприятий на период осуществления мер по достижению ПДС (на срок не более 5 лет), не должны создавать в расчетном створе концентрации, превышающие их максимально недействующие концентрации (МНК) по санитарно -токсикологическому признаку вредности.
Водопользователи обязаны:
- проводить согласованные с органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы или по предписаниям указанных органов и учреждений организационно - технические, санитарно - эпидемиологические или иные мероприятия, направленные на соблюдение гигиенических нормативов качества воды водных объектов;
- обеспечивать проведение работ по обоснованию безопасности и безвредности для здоровья человека материалов, реагентов, технологических процессов и устройств, используемых при очистке сточных вод, в канализационных, гидротехнических сооружениях и других технических объектах, которые могут привести к загрязнению поверхностных вод;
- обеспечивать контроль состава сбрасываемых сточных вод и качества воды водных объектов;
- своевременно, в установленном порядке, информировать органы и учреждения государственной санитарно - эпидемиологической службы об угрозе возникновения, а также при возникновении аварийных ситуаций, представляющих опасность для здоровья населения или условий водопользования.
В соответствии с требованиями санитарных правил должен осуществляться производственный контроль за составом сточных вод и качеством воды водных объектов питьевого, хозяйственно - бытового- и рекреационного водопользования.
Производственный контроль за составом сточных вод и качеством воды водных объектов обеспечивается организациями и предприятиями, иными хозяйствующими субъектами, являющимися водопользователями, независимо от подчиненности и форм собственности, в лабораториях, аккредитованных (аттестованных) в установленном порядке.
Размещение пунктов контроля, перечень загрязняющих веществ, подлежащих контролю, а также периодичность проведения исследований и предоставления данных согласовываются с органами и учреждениями государственной санитарно - эпидемиологической службы.
Результаты производственного контроля качества воды водных объектов представляются в органы и учреждения государственной санитарно - эпидемиологической службы по согласованной форме.
Обобщенные за год результаты исследований качества воды водных объектов представляются с анализом причин динамики изменений за последние два года и мероприятиями по снижению загрязнения с конкретными сроками их выполнения.
Водопользователи обязаны предоставлять информацию органам и учреждениям государственной санитарно - эпидемиологической службы и населению о загрязнении водных объектов и прогнозируемом ухудшении качества воды, а также о принятом решении о запрещении или ограничении водопользования, осуществляемых мероприятиях.
Крупнейшим воздействием на водоемы в условиях Юго- Восточного административного округа г. Москвы является отведение через очистные сооружения в водные объекты городских сточных вод. В округе имеются многочисленные системы отведения поверхностного стока в Кузьминские, Люблинские и Лефортовские пруды, на берегах которых в летнее время действуют зоны отдыха населения. Купание в этих водоемах не разрешено в связи с превышением норматива содержания в их воде кишечной палочки.
И, кроме того, в водный объект - реку Москву - через Курьяновские очистные сооружения Производственного Управления " Мосочиствод" МГУП "Мосводоканал" производится сброс городских сточных вод.
В соответствии с вышеуказанными нормативными документами, к стокам, сбрасываемым через Курьяновские очистные сооружения в р. Москву в черте города Москвы предъявляются такие же требования, как и к качеству воды водного объекта - р. Москвы.
На Курьяновских очистных сооружениях, ранее именовавшихся Курьяновской станцией аэрации, городские сточные воды проходят полный цикл механической и биологической очистки, доочистку. Часть дочищенных сточных вод проходит дезинфекцию хлорсодержащими препаратами и подается в промышленный водопровод.
Стоки, сбрасываемые в р. Москву, в настоящее время не дезинфицируются.
На Курьяновских очистных сооружениях городские стоки очищаются до нормативных санитарно- химических показателей. Однако, в связи с отсутствием дезинфекции, очищенные стоки не соответствуют требования нормативных документов по санитарно- микробиологическим показателям. Прежде всего по содержанию общих колиформных бактерий и термотолерантных колиформных бактерий. Эти несоответствия выявляются во все сезоны года. В теплый сезон года ежегодно выявляются превышение нормативна по содержанию коли- фагов. Патогенные бактерии группы сальмонелл или шигелл за все год ы наблюдения не выделялись.
В последние годы по международной программе стоки, сбрасываемые через Курьяновские очистные сооружения, исследуются на содержание вирусов полиоми-элита и других энтеровирусов. Эти исследования при участии нашего филиала проводятся в лабораторно - испытательном центре ФГУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в г. Москве". За время этих исследований ежегодно выделяются вакцинальные штамм вируса полиомиэлита. Выделены так же и другие энтеровирусы.
Осуществляющие санитарно - эпидемиологический надзор организации города и Юго-Восточного округа неоднократно ставили перед органами власти и МГУП "Мосводоканал" вопрос о необходимости дезинфекции городских стоков с целью предупреждения инфекционных заболеваний населения.
МГУП "Мосводоканал" разработал "Концепцию по обеззараживанию очищенных сточных вод на московских станциях аэрации". Правительство Москвы приняло Постановление № 289-ПП от 11 мая 2004г. "О целевой среднесрочной программе "Повышение экологической и эпидемиологической безопасности на городских объектах и в местах массового скопления людей на основе современных ультрафиолетовых технологий обеззараживания воды и воздуха.
Для осуществления этой программы необходимо проведение больших подготовительных работ по осветлению стоков, прокладке коммуникаций и т.д. Эти подготовительные работы уже ведутся. С введением в эксплуатацию сооружений дезинфекции очищенных сточных вод должно быть достигнуто соответствие сбрасываемых в р. Москву городских сточных вод требованиям санитарных норм и правил. Требования о соответствии качества сбрасываемой в водные объекты стоков следует предъявлять и ко всем другим объектам города, в том числе сбрасывающих поверхностные стоки и очищенные стоки промышленных и автотранспортных предприятий.
Только тогда может быть устранена опасность заражения населения, использующего реку как в городе, так и в населенных пунктах, расположенных ниже по течению рек Москвы, Оки, Волги и, соответственно, Каспийского моря, возбудителями инфекционных заболеваний.
Исследования сточных вод и воды водоемов можно проводить по Договорам в лабораториях ФГУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в г. Москве" и в его филиалах, в том числе филиале в Юго- Восточном округе г. Москвы. Для этого следует обратиться в отдел гигиены окружающей среды филиала в Юго- Восточном административном округе по телефону 351-96-92.
Введение
Рост промышленного и городского водопотребления, сопровождаемый сбросом в реки большого количества сточных вод, приводит к тому, что вода превращается в ценное дефицитное сырьё.
Очистка рек, озёр и водохранилищ осложняется тем, что в сточных водах увеличивается количество трудно биохимически окисляемых и вредных веществ, таких как синтетические моющие средства и другие продукты органического синтеза. Проблема очистки сточных вод ряда отраслей промышленности до концентраций специфических загрязнений, безвредных для водоёмов, ещё не решена. Поэтому эффективная очистка промышленных и городских сточных вод для сохранения чистоты источников водоснабжения является одной из первоочередных водохозяйственных проблем.
Действующие Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами регламентируют качество воды водоёмов в расчётных пунктах водопользования, а не состав сточных вод. Охрана водоёмов от загрязнения не связана со всей их протяженностью, а только с определёнными пунктами, на подходе к которым вода должна отвечать нормативным показателям качества. Условия спуска сточных вод в водоёмы определяют с учётом возможного их разбавления водой водоёма на пути от места выпуска до ближайшего расчётного створа водопользования, что, однако не является необходимым и достаточным условием экологической безопасности поверхностных водных объектов, т.к. на данный момент подавляющее большинство из них уже исчерпали свои биологические резервы, необходимые для своего самоочищения.
Глава 1
Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами.
1.1. Условия сброса сточных вод в водоёмы.
Очищенные на станциях аэрации сточные воды из-за неполноты очистки требуют разбавления чистой водой, причём кратность разбавления определяется в основном остаточным содержанием веществ, не полностью разрушенных в процессе очистки. По мере роста водопотребления положение с разбавлением очищенных сточных вод будет очень напряжённым. В городах и районах с дефицитными водными источниками придётся применять более совершенные методы очистки сточных вод, или подавать воду для разбавления из другой речной системы.
В таких условиях большое значение приобретает внедрение на предприятиях оборотного водоснабжения, повторное использование очищенных сточных вод и рационализация технологии производства в направлении снижения водопотребления, количества и концентрации сточных вод.
Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами установлены нормы качества воды по основным санитарным показателям для водоёмов двух видов водопользования:
к первому виду относятся участки водоёмов, используемые в качестве источников централизованного или нецентрализованного питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;
ко второму виду относятся участки водоёмов, используемые для спорта, купания и отдыха населения, а также водоёмы в черте населённых пунктов.
Ближайшие к месту выпуска сточных вод пункты водопользования на водоёмах первого и второго вида устанавливаются органами Государственного надзора с учётом перспектив использования водоёма. Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам воды в створе, расположенном на проточных водоёмах в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоёмах – озёрах и водохранилищах – в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
При спуске сточных вод в черте города (или любого населённого пункта) первым пунктом водопользования является этот город или населённый пункт. В этих случаях требования к составу и свойствам воды водоёма нужно относить и к сточным водам, так как нельзя рассчитывать практически на разбавление и самоочищение.
К основным нормативам качества воды относятся следующие:
Взвешенные вещества.
Плавающие примеси.
На поверхности водоема не должно быть плавающих плёнок, пятен минеральных масел и скопления других примесей.
Запахи и привкусы.
Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемых в водоёмах первого вида непосредственно или при хлорировании и в водоёмах второго вида непосредственно
Окраска.
Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 и 10 см для водоёмов первого и второго видов.
Температура.
Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3 о С.
Активная реакция.
(рН) воды водоёма после смешения со сточными водами не должна выходить за пределы 6,5-8,5.
Минеральный состав.
Для водоёмов первого вида не должен превышать по плотному остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов – 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л; для водоёмов второго вида минеральный состав нормируется по показателю «Привкусы».
Растворённый кислород.
В воде водоёма после смещения со сточными водами количество растворённого кислорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, взятой до 12 часов дня.
Биохимическая потребность в кислороде.
Полная потребность воды в кислороде при 20 о С не должна превышать 3 и 6 мг/л для водоёмов первого и второго видов.
Возбудители заболеваний не должны содержаться в воде. Методы предварительной очистки и обеззараживания сточных вод согласовываются в каждом отдельном случае с органами Государственного санитарного надзора.
Ядовитые примеси.
Не должны находиться в концентрациях, которые могут оказать прямое или косвенное вредное действие на здоровье людей.
Нормативные качества воды для водоёмов рыбохозяйственного значения устанавливают применительно к двум видам их использования:
· Водоёмы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных сортов рыбы;
· Водоёмы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей.
Вид водоёма определяется органами Рыбоохраны с учётом перспективного развития рыбного хозяйства. Нормативы состава и свойства воды в зависимости от местных условий могут относиться или к району выпуска сточных вод при осуществлении их быстрого смещения с водой водоёма, или к районам ниже спуска сточных вод с учётом возможной степени их смещения и разбавления в водоёме от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственного участка водоёма. На участках массового нереста и нагула рыб спуск сточных вод не разрешается.
При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоёмы к составу и свойствам воды предъявляются более высокие требования по сравнению с изложенными выше.
Растворённый кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго видов; в летний период во всех водоёмах – не ниже 6 мг/л в пробе, взятой до 12 часов дня.
Биохимическая потребность в кислороде. Величина БПК 5 при 20 о С не должна превышать 2 мг/л в водоёмах обоих видов. Если содержание кислорода в зимний период ниже на 40% нормального насыщения, то допускается сброс только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды водоёма.
Если в зимний период содержание растворённого кислорода в воде водоёма первого вида снижается до 6 мг/л, а в водоёме второго вида – до 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды.
Ядовитые вещества. Не должны содержаться в концентрациях, прямо или косвенно влияющих на рыб и организмы, служащие кормом для рыб.
Величина предельно допустимых концентраций каждого вещества, входящего в комплекс с одинаково лимитирующими показателями вредности, должна быть уменьшена во столько раз, сколько вредных веществ предполагается спустить в водоём.
Выполнение требований Правил охраны водоёмов возможно только в том случае, если со сточными водами поступает строго определённое количество загрязнений, соответствующее самоочищающей способности водоёма.
Необходимое уменьшение в сточных водах загрязнений для приведения их количества в соответствие с требованиями к составу и свойствам воды в расчётном пункте водопользования можно производить любым проверенным на практике методом очистки и обезвреживания сточных вод.
Улучшение качества воды и восстановление ее чистоты происходит под влиянием разбавления (перемешивания загрязнённой струи со всей массой воды) и минерализации органических веществ с отмиранием внесённых в реку чуждых ей бактерий – собственно самоочищения.
Учёт процессов естественного самоочищения водоёмов от поступивших в них загрязнений возможен, если этот процесс ярко выражен и закономерности его развития во времени достаточно изучены.
Для производственных сточных вод, содержащих разнообразные специфические загрязнения, зачастую с неустановленным режимом распада, основным способом очистки остаётся разбавление, протекающее наиболее быстро и полно в проточных водоёмах. Превращение рек в каскады водохранилищ с изменённым гидрологическим режимом делает необходимым применение более эффективных способов очистки сточных вод для уменьшения количества загрязнений, вносимых в водоёмы.
1.2. Смещение сточных вод с водой водоёмов.
Разбавление сточных вод, внесённых в проточный водоём, происходит по мере их перемещения вниз по течению и смешения с возрастающим потоком. Концентрация загрязнений при этом снижается обратно пропорционально кратности разбавления, величина которой в общем виде определена формулой:
Где q – расход сточных вод в м 2 /с;
Q – расход воды в реке в створе выпуска сточных вод при 95%-ной
обеспеченности в м 2 /сек
Концентрация загрязнений по поперечному сечению загрязнённой зоны потока неодинакова. В ней имеется струя с максимальной концентрацией загрязнения С макс и струя с минимальной концентрацией С мин . На некотором расстоянии ( L) от места выпуска воды смешиваются с общим расходом реки ( Q c м = Q L) . Неодинаковая концентрация загрязнений выше створа полного смещения обусловлена тем, что отдельные струи смешиваются с неодинаковым количеством чистой воды. Поэтому расчёты проводятся для наиболее неблагоприятного случая, т.е. на минимальную часть расхода реки Q см , которая обуславливает разбавление сточных вод в максимально загрязнённой части потока. Эту часть расхода реки, которая характеризуется коэффициентом смещения a , определяют по формуле:
,
где L – расстояние от места выпуска сточных вод до расчётного створа
по фарватеру реки в м.
Коэффициент , учитывающий гидравлические факторы смещения, определяют по формуле:
,
где - коэффициент извилистости русла реки (отношение длины
между двумя пунктами по фарватеру к длине по прямой);
Коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод; принимается для берегового выпуска равным 1, а для выпуска в фарватер – 1,5;
Е - коэффициент турбулентной диффузии.
Для равнинных рек определяется по формуле:
где - средняя скорость течения реки в м/сек ;
Н ср - средняя глубина реки в м .
С учётом коэффициента смещения кратность разбавления n в расчётных створах теперь необходимо определять по формуле:
Разбавление сточных вод в водохранилищах и озёрах обусловлено перемещением водных масс в основном под действием ветровых течений. При установившемся движении в результате длительного действия ветра одного направления создаётся своеобразное распределение течений. В поверхностном слое, составляющем около 0,4 общей глубины водохранилища Н , течение имеет одинаковое направление с ветром и скорость, изменяющуюся от на поверхности до нуля на глубине 0,4 Н . Ниже размещается слой компенсационного течения противоположного направления.
Так как верхние слои воды по мере продвижения встречаются с новыми слоями, движущимися в обратном направлении, при расчётах нужно учитывать и последующие движения потока. Полное разбавление сточных вод является результатом совместного влияния начального разбавления, происходящего в пункте выпуска сточных вод, и основного, продолжающегося по мере продвижения сточных вод от места выпуска.
1.3. Требования, предъявляемые к степени очистки сточных вод.
Необходимую степень очистки сточных вод перед выпуском в водоём определяют применительно к приведённым выше показателям вредности. Чтобы правильно определить необходимую степень очистки сточных вод, нужно иметь исчерпывающие данные о количестве сточных вод и их составе, а также материалы обследований водоема, характеризующие его существующие и перспективные гидрологические и санитарные условия.
Необходимая степень очистки сточных вод выражается уравнением:
С ст q+C p aQ(aQ+q)C пр.д,
Где С ст q – концентрация загрязнений в сточных водах, с которой
они могут быть спущены в водоём, в г/м 3 ;
С р – концентрация загрязнений в водоёме выше места выпуска сточных вод в г/м 3 ;
Q – расход воды в водоёме в м 3 /сек ;
Q – количество сточных вод в м 3 /сек ;
а – коэффициент смешения;
С пр.д – предельно допустимая концентрация загрязнений в расчётном створе в г/м 3 .
После соответствующих преобразований уравнения получаем:
С ст .
Величины С р, - а и Q определяют на основании изысканий или по данным органов гидрометеорологической службы. Створы ближайших пунктов водопользования устанавливаются органами Государственного надзора с учётом данных о перспективах использования водоёма.
Кроме определения величины С ст, при проектировании следует определять концентрацию загрязнений в максимально загрязнённой струе выше расчётного створа и сопоставлять её с требованиями, предъявляемыми к качеству воды водопользователями, расположенными на этом участке реки. Если концентрация загрязнений выше приемлемой для водопользователей величину С ст нужно соответственно уменьшить.
При спуске в водоёмы сточных вод, содержащих несколько вредных веществ, учитывают комплексное действие этих веществ.в одних случаях токсическое действие одного вредного вещества ослабляется присутствием другого вредного или безвредного вещества. В других случаях оно резко усиливается, а при наличии вредных веществ, имеющих такой же лимитирующий показатель вредности, - суммируется. Суммарное действие токсичных соединений является наиболее частным случаем, поэтому при сбросе в водоём сточных вод, содержащих несколько вредных веществ с одинаковыми показателями вредности, предельно допустимую концентрацию каждого из них нужно уменьшить пропорционально числу таких веществ.
Часто производственные сточные воды содержат вредные вещества, относящиеся по действию к различным группам вредности.
В этих случаях их предельно допустимую концентрацию определяют по каждой группе в отдельности.
Данные группы – группы лимитирующего показателя вредности (ЛПВ) распределены на:
a) Группу санитарно – токсикологического ЛПВ, куда входят хлориды, сульфаты и нитраты, для которых должно выполнятся условие
b) Группу рыбохозяйственного ЛПВ, в которой одно загрязняющее вещество – нефтепродукты (НП), для которых должно выполнятся условие
c) Группу общесанитарного ЛПВ, в которой содержится также ингредиент – БПК полн, для которого должно выполнятся условие
d) Группу токсикологического ЛПВ, в которой два вещества – аммонийный ион (NH 4 +) и нитраты (NO 2 -) для которых должно выполнятся условие
e) Группу органолептического ЛПВ, в которой два ингредиента – железо (Ж) и синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ), для которых должно выполнятся условие
f) Группу, куда входят взвешенные вещества.
Согласно «Правилам охраны поверхностных вод», содержание взвешенных веществ в створе смешения не должно увеличиваться более чем на 0,75 мг/л по сравнению с фоном реки – С р.
Под предельно допустимым сбросом (ПДС) загрязняющих веществ в природный объект, понимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды контрольном пункте. ПДС устанавливается с учётом предельно допустимых концентраций С пр.доп. если, что тоже самое, ПДК веществ в местах водопользования и ассимилирующей способности водного объекта.
ПДС определяется для всех категорий водопользователей как произведение расхода сточных вод «q» (м 3 /час) на концентрацию вещества С пр.доп. (мг/л) в сточных водах по формуле:
ПДС(г/час)=q ст.воды (м 3 /час) . С пр.доп. (мг/л).
Размерностью количественного значения ПДС является (г/час).
Глава 2
Особенности установок и сооружений для очистки сточных вод в малых населённых пунктах.
2.1. Общие принципы очистки сточных вод от малых населённых пунктов.
Принятая в России унифицированная шкала производительностей очистных станций на местные (0,5-12 м 3 /сут), малые (25-1400 м 3 /сут), поселковые (14-10 м 3 /сут), городские (17-18 тыс. м 3 /сут) и районные (100-280 тыс. м 3 /сут).
Группы зданий и малые населённые пункты с максимальным населением 3-5 тыс.чел. могут обеспечиваться местными и малыми (до 1400 м 3 /сут) очистными станциями. Особенностью этих систем является то обстоятельство, что водоотведение от небольших объектов характеризуется большой неравномерностью во времени, как по части расходов, так и загрязнений. При вводе в эксплуатацию новых объектов – источников сточных вод – происходит резкое увеличение расхода сточных вод на очистных сооружениях через короткие промежутки времени (1-2 года), кроме того, малые канализационные системы эксплуатируются в основном малоквалифицированным персоналом. Перечисленные особенности предопределяют выбор методов очистки и технических решений установок в малой канализации: они должны быть эффективными, простыми, надёжными в работе; должны иметь высокое качество и одновременно низкую стоимость за счёт индустриальности строительства. В местных и малых системах канализиции применяются механические и биологические методы очистки, а в случае необходимости и доочистка сточных вод. При этом схема очистной станции обычно бывает упрощённой. Предпочтение следует отдать естественным методам очистки. Осадок от очистки сточных вод сбраживается (стабилизируется) и используется в сельском хозяйстве. Очищенная вода перед спуском в водоём подвергается обеззараживанию.
2.2 Установки механической очистки. Решётки и песколовки.
На насосных станциях перед двухярустными отстойниками и аэрационными установками устанавливаются решётки. В основном применяют стержневые решетки с ручной очисткой при помощи грабель. Стержни изготовляются из полосовой стали прямоугольного сечения 10Х10 мм и устанавливаются в канале на расстоянии 16 мм друг от друга. Угол наклона плоскости решётки к горизонту – 60 о (рис. ?). На более крупных объектах (>45 тыс. чел) применяются решётки с механизированной очисткой. При перекачивании сточных вод на очистные сооружения решётка устанавливается в приёмном резервуаре насосной станции.
Иногда здесь решетки выполняются в виде перфорированного цилиндрического бака-корзины вместимостью 20-25 л.
На малых очистных сооружениях возможно применение решёток-дробилок типа РД-100, устанавливаемых непосредственно на трубопроводе, с максимальной производительностью 30 м 3 /ч и мощностью электродвигателя 0,27 кВт. Опыт эксплуатации решеток-дробилок показал, что они ненадёжны и недолговечны в работе. Считается что задержанный на решетках мусор не должен попадать на очистные сооружения, так как он практически не поддаётся биологическому окислению и только перегружает сооружения.
При расходе сточных вод более 100 м 3 /сут перед двухярустными отстойниками в основном применяются песколовки. Обычно строятся горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды и ручным удалением песка при численности жителей менее 5 тыс. (рис. ?). Песок, выпадающий в объёме 0,02 л/сут (на 1 чел), удаляется для сушки на песковые площадки. На малых сооружениях песколовки работают плохо, что вызвано большой неравномерностью расхода сточных вод. Это, однако, трудно учесть при проектировании. При раздельной системе канализации песка в бытовых сточных водах практически нет, поэтому часто отказываются от их сооружения вообще.
Общая ширина решётки при известном числе прозоров между стержнями определяется по формуле:
В=S(n-1)+в . n
Где S – толщина стержней; в – ширина прозоров между стержнями; n – число прозоров.
Число прозоров между стержнями определяется по формуле:
где q – максимальный расход воды;
Н – глубина воды перед решёткой;
U p – средняя скорость движения воды между прозорами решётки;
На эффективность работы решётки в первую очередь влияет потеря напора воды на самой решётке. Потери напора h p , вызванная решетками, определяется по формуле:
где u – средняя скорость движения жидкости перед решеткой;
g – ускорение силы тяжести;
– коэффициент местного сопротивления
где - коэффициент местного сопротивления зависящий от формы стержней.
Продолжительность пребывания сточных вод в песколовке, необходимая для осаждения на дно песчинки, при условии если она находится на поверхности сточной воды, определяется по формуле:
где h 1 – глубина рабочей части песколовки;
u – скорость осаждения песчинки определённого диаметра;
так как , где l – длина рабочей части песколовки, то:
Это основное расчётное уравнение можно записать, используя, используя гидравлическую крупность песка u 0 , которая имеет размерность мм/сек
Значение параметров u 0 , коэффициента К, учитывающих влияние турбулентности потока и ряда других факторов определяется по таблицам, приводимых в СниП.
2.3 Двухярустные отстойники
для механической очистки сточных вод и сбраживания выпавшего осадка предусматриваются двухярустные отстойники. По сравнению с септиками сбраживание остатка происходит в отдельной камере. Двухярустные отстойники более совершенны и применяются для больших расходов сточных вод (практически до 10 тыс. м 3 /сут). Главным образом они применяются перед сооружениями биологической очистки (биофильтры, биологические пруды, поля фильтрации). Продолжительность отстаивания в осадочных желобах принимается 1,5 ч, они рассчитываются как горизонтальные отстойники со средней скоростью дважения воды 5-10 мм/с и задерживают 40-50% взвешенных веществ, а БПК снижается до 20%. Эффект очистки в двухярустном отстойнике сильно колеблется и зависит от неравномерности притока (рис.1.2). Объём септической камеры устанавливается в зависимости от средней зимней температуры сточных вод и вида сбраживаемых осадков. При температуре +10 0 С для бытовых сточных вод объём равен 65 л/год на одного жителя, а продолжительность сбраживания осадка 120 сут. При этом происходит распад бензольного вещества осадка на 40% и уплотнение его до влажности 90%.
Недостатки двухярустных отстойников состоят в расслоении осадка и плохом сбраживании нижних слоёв. Ввиду этого продолжительность сбраживания увеличивается.
Известно техническое решение переоборудования существующего двухярустного отстойника в аэрационную установку типа аэротенка-отстойника (рис. 2.2). При пневматической аэрации через дырчатые трубы расход воздуха составляет 30-60 м 3 /м 3 , продолжительность аэрации 10-36 ч. Объёмная нагрузка сооружения по БПК 5 в пределах 300-500 г/(м 3. сут), а иловая нагрузка по БПК 5 0,12-0,3 г/(г сут.вещества или х сут). Вторичный отстойник рассчитывают на поверхностную нагрузку 24-36 м 3 /(м 2. сут). Продолжительность отсаивания 1-3 ч. Нагрузка на отвадящий лоток-перелив должна быть менее 2,5 м 3 /(м . ч). В аэрационной установке можно получить эффект очистки бытовых сточных вод по взвеси 85-95%, по БПК 5 – 90-95%.
2.4 Фильтрующие колодцы.
Для очистки сточных вод от небольших объектов (с расходом до 1 м 3 /сут) в песчанных и супесчаных грунтах применяются фильтрующие колодцы (рис. 2.3). Основание колодца располагается на 1 м выше уровня грунтовых вод. Расчётная фильтрующая поверхность колодца определяется суммой площадей дна и поверхности стенки колодца на высоту фильтра. Нагрузка на 1 м 2 фильтрующей поверхности должна приниматься 80 л/сут в песчанных грунтах и 40 л/сут в супесчанных. Для объектов сезонного действия нагрузка может увеличиться на 20% . Железобетонные кольца имееют диаметр 1,5 или 2м и отверстия в стенках диаметром 20-30мм. Колодец засыпается гравием или щебнем крупностью 30-50мм на глубину до 1м, днище и стенки обсыпаются тем же материалом.
2.5 Поля наземной фильтрации и орошения
Поля фильтрации предусматривают для биологической очистки предворительно отстоенных сточных вод в фильтрующих грунтах. Нагрузки на поля составляют от 55 до 250 м 3 /(га . сут). Для отвода очищенных сточных вод предусматривается дренаж в виде осушительных канав, либо закрытый дренаж из керамических, асбестоциментных или полиэтиленовых труб. Площадь полей фильтрации проверяется на намораживание сточных вод в зимнее время. Чтобы организовать поля фильтрации, необходимо выделить значительные площади со спокойным рельефом. Избыточная влажность и высокое состояние грунтовых вод препятствует их применению.
На полях орошения происходит одновременно очистка сточных вод и выращивание сельскохозяйственных культур. Использование питательных веществ сточных вод (азот, фосфор) растениями позволяет значительно увеличить их урожайность. Перед подачей на поля сточные воды проходят полдную биологическую очистку, чаще всего в биологических прудах. Основной задачей очистных сооружений, устраиваемых перед сельскохозяйственными полями орошения, является очистка воды от патогенных микробов и яиц гельминтов. Для этого предпочительнее использовать в качестве сооружений предочистки биологические оксидационные контактно-стабилизационные (БОКС) пруды, обеспечивающие очистку вод до гигиенически безопасного качества.
На полях орошения выращивают в основном кормовые и технические культуры. Поля состоят из отдельных карт. Нагрузк на них составляют от 5 до 20 м 3 /(га . сут). Поливы проводят обычно раз в 10 дней. Дренажный сток не превышает 3-4% объёма поданной воды и для его отвода сооружают, в зависимости от местных условий, открытый или закрытый дренаж. Ввиду климатических и почвенных условий (краткость вегетационного периода, избыток влаги в почве) поля орошения на получили широкого распространнения в Прибалтийских республиках.
2.6 Биологические пруды.
Пруды представляют собой сооружения, в которых естественные процессы самоочищения осуществляются бактериями, микроводорослями, зоопланктоном. Эти процесы могут интенсифицированы искусственной аэрацией и перемешиванием жидкости. Перед прудами предусматривают решетку и двухярусные отстойники. Все пруды желательно проектировать серийными, 2-4 ступенчатыми, в зависимости от необходимой степени очистки. Пруды устанавливают на слабофильтрующих грунтах. Пруды с естественной аэрацией применяются при расходе сточных вод до 500 м 3 /сут и БПК полн не более 200 мг/л. глубина слоя воды 0,5-1 м (зимой глубина налива может увеличиватся на 0,5 м).
Биологические пруды с исскуственной аэрацией применяются при расходе до 15 тыс.м 3 /сут и БПК полн не более 500 мг/л. Глубина воды в прудах принимается до 4,5 м. Объём первой неаэрируемой ступени пруда принимается исхдя из суточного пребывания сточной воды и служит для отстаивания взвешенных веществ (эффект до 40%). БПКполн при этом снижается на 10%.
В прудах применяется пневматическая (дырчатые трубы) или механическая аэрация (плавающие аэраторы с вертикальной осью вращения). Расчёт систем аэрации проводится аналогично аэротенкам. После биопрудов с механическими аэраторами предусматривают отстойные секции.
Пруды для доочистки могут быть с естественной или искуственной аэрацией. Концентрацию органических загрязнений по БПК полн в сточных водах, подаваемых в биологические пруды доочистки нужно принимать: при естественной аэрации – не более 25 мг/л и искусственной – до 50 мг/л. глубина сточной жидкости в прудах от 1,5 до 2м.
Из опыта строительства и эксплуатации биологических прудов в климатических условиях северо-запада европейской части СССР (среднегодовая температура вохдуха 3-6 0 С) можно заключить следующее.
Биопруды относительно просты в строительстве и эксплуатации, но для устойчивого круглогодичного эффекта очистки они должны иметь системы искусственной аэрации. Лишь на очень малых объектах (до 100 чел.) могут применятся пруды с естественной аэрацией при нагрузке по БПК 5 30 кг/(га . сут). в качестве временых очистных сооружений могут устраиваться в первую очередь строительства пруды с естественной аэрацией, а в перспективе, после оборудования более совершенных установок (например, аэротенков) пруды будут выполнять функцию сооружений доочистки. Имея достаточно большую буферность они предохраняют водоёмы от загрязнения во время аварий и остановок основных сооружений биоочистки. Эффект очистки в биопрудах по БПК находится в пределах 85-98%, а по взвешенным веществам соответственно 90-98%.
2.8 Биофильтры
В биофильтрах проводится биологическая очистка сточных вод в исскуственно созданном фильтрующем материале (слое). Перед подачей на биофильтры сточные воды должны пройти механическую очистку в септиках (при производительности до 25 м 3 /сут) или в решотках, песколовках и двухярустных отстойниках. БПК полн сточных вод, подаваемых на биофильтры полной биологической очистки, не должно превыщать 250 мг/л. при большем значении БПК следует предусматривать рециркуляцию сточных вод.
Плоскостные биофильтры применяются с загрузкой блоками из поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола и других жёстких пластмасс, способных выдержать температуру от 6 до 30 0 С без потери прочности. Биофильтры проектируются груглыми, прямоугольными и многогранными в плане. Рабочая высота принимается не менее 4 м в зависимости от требуемой степени очистки. В качестве загрузочного материала могут применятся также асбестоцементные листы, керамические изделия (кольца Рашига, керамические блоки), металлические изделия (кольца, трубки, сетки), тканевые материалы (нейлон, капрон). Блочная и рулонная загрузки должны распологаться в теле бофильтра таким образом, чтобы избежать "проскока" нечищенной сточной воды.
Основные показатели некоторых плоскостных загрузочных материалов для биофильтров даны в таблице 1.2
Загрузка из полиэтилена "сложная волна" представляет собой листы, гофрированные в двух направлениях с высотой волны 60 мм. Листы размером мм и толщиной 1 мм собираются в блоки с помощью сварки. Размер блоков мм. Загрузка "сложная волна" с прокладкой плоскими листами отличается от предыдущей загрузки тем, что листы "сложная волна" прокладываются плоскими полиэтиленовыми листами толщиной 1 мм. При этом увеличивается удельная площадь и жёсткость блоков. Сточная вода распределется на поверхности биофильтра при помощи активного оросителя. На рисунке 2.4приведён пример конструктивного решения биофильтра с пластмасовой загрузкой.
Таблица 2.1
Удельная площадь поверхности загрузочного материала, м 2 /м 3 |
Пористость загрузки, % | Плотность загрузки, кг/м 3 | сут)||
Полиэтиленовые листы с гофром типа "сложная волна": | ||||
125 | 93 | 68 | 3 | |
Без прокладки | 90 | 95 | 50 | 2,2 |
Полиэтиленовые листы гофрированные: |
||||
С прокладкой плоскими листами | 250 | 87 | 143 | 2,6 |
Без прокладки | 140 | 93 | 68 | 2,2 |
Асбестоциментные листы гофрированные | 60 | 80 | 500 | 1,2 |
Пеносткло-блоки размером см | 250 | 85 | 190 | 1,5 |
Расчёт биофильтров с плоскостной нагрузкой ведётся по методу С.В. Яковлева и Ю. Воронова, а именно – критериальный комплекс определяется в зависимости от требуемой степени очистки (БПК 5) очищенных сточных вод – L 2:
По среднезимней температуре сточных вод Т, 0 С, подсчитывается константа скорости биохимических процессов
К т =К 20 . 1,047 Т-20
Где К 20 – константа скорости биохимических процессов в сточной воде при температуре 20 0 С.
В зависимости от требуемой степени очистки назначается высота слоя загрузки Н, м. При эффекте 90% Н=4,0 м. Величина пористости загрузочного материала Р, %, определяется видом выбранной нагрузки. Далее подсчитывается допустимая масса органических загрязнений по БПК 5 , поступающих в сутки на единицу площади поверхностного материала биофильтра F, г/(м 2. сут).
По исходной БПК 5 поступающих сточных вод L 1 , мг/л, и конструктивному размеру удельной площади поверхности загрузочного материала S уд, м 2 /м 3 , определяется допустимая гидравлическая нагрузка q n , м 3 /(м 3. сут).
В заключении определяется объём загрузочного материала биофильтров W, м 3 , их число и конструктивные размеры
где Q – расход сточных вод, м 3 /сут.
Для осветления биологической очищенной сточной воды за биофильтром предусматривают вертикальные вторичные отстойники с временем пребывания 0,75 ч. Масса избыточной биологической плёнки принимается равной 28 г по сухому веществу на 1 человека в сутки, влажность плёнки – 96%.
Хотя биофильтры с плоскостной загрузкой лишены основных недостатков классических биофильтров с зернистой загрузкой (заиливание, неравномерное обростание загрязки по высоте биоплёнкой, охлаждение воды при применении рециркуляции сточных вод и т.п.), они всё-таки имеют ряд недостатков по сравнению с аэротенками: необходимость подачи сточных вод на биофильтр насосом (так как на фильтрах теряется напор не менее 3 м), относительно большой расход дефицитной пластмассы для изготовления загрузки и высокая стоимость.
Аэрационные сооружения
§ 3.1 Сущность процесса очистки и классификация сооружений аэрации
Метод биохимической очистки жидкости в аэротенках активным илом заключается в переработке скопления аэробных микроорганизмов органических веществ загрязнений при их частичной или полной минерализации в присутствие подаваемого в аэрационный бассейн (аэротенк) кислорода воздуха и последующем разделении прореагировавшей смеси во вторичном отстойнике с возвратом активного ила в аэротенк.
В стационарных условиях работы установок различаются 5 фаз работы и развития активного ила.
I фаза – биосорбция органического вещества хлопьями активного ила. В этой фазе происходит сорбция растворённых и коллоидных органических веществ. Одновременно начинается прирост массы активного ила (лаг – фаза).
IIфаза – биохимическое окисление легко окисляемых углеродосодержащих органических веществ сточной жидкости с выделением энергии, используемой микроорганизмами для синтеза клеточного вещества активного ила. Прирост массы ила даёт интенсивно (фаза логарифмического роста).
III фаза – синтез клеточного вещества активного ила при замедленной скорости роста. Масса ила остаётся здесь относительно постоянной (стационарная фаза).
IV фаза – фаза отмирания или постепенного уменьшения массы ила, соответствующая фазе эндогенного дыхания. Органическое вещество клеток биомассы в этой фазе подвергается эндогенному окислению до конечных продуктов NH 3 , CO 2 , H 2 O, что приводит к уменьшению общей массы ила.
V фаза – фаза конечного заката. Здесь происходят процессы нитрификации и денитрификации с дальнейшей деградацией и минерализацией активного ила.
Таким образом, применяемые для очистки малых расходов сточных вод малогабаритные аэрационные сооружения классифицируются следующим образом
1. По технологическому принципу:
а) аэротенки продлённой аэрации с полным окислением
органических загрязнителей
б) аэротенки с отдельной стабилизацией активного ила.
2. По режиму протока сточных вод:
а) проточные установки
б) установки, работающие на контактном режиме с периодическим
выпуском сточных вод
3. По гидродинамическим условиям циркуляции смеси в камере
а) аэротенки – вытеснители
б) аэротенки смесители.
4. По месту изготовления:
а) установки заводского изготовления;
б) установки местного изготовления.
3.2 Основные расчётные параметры аэрационных сооружений
основными технологическими параметрами характеризующими процесс биохимической очистки сточных вод в аэротенках и определяющими эффективность работы сооружений, являются: концентрация активного ила в камере аэрации, нагрузка на ил, объёмная нагрузка, скорость окисления, окислительная мощность сооружения, продолжительность аэрации, возраст и прирост или.
Концентрация или доза активного ила по сухому веществу S c или бензольному веществу S б, г/м 3 , составляет для аэротенков продлённой аэрации S c =3-6 г/л при зольности 25-35%.
– общее количество органических загрязнений, поступающих в сооружение за единицу времени (час, сутки), отнесённые к общему количеству сухой бензольной массы или в системегде L o – концентрация органических загрязнений (БПК П), поступающей сточной жидкости, г/м 3 ; Q – расход сточных вод, м 3 /сут; W – объём камеры аэрации, м 3 .
Если нагрузка на ил вычисляется не по всему поступающему количеству загрязнений, а только по удалённой части, т.е. по снятой БПК п, то этот параметр называется удельной скоростью окисления (изъятия) загрязнений активным илом , г БПК п/г или в сутки
где L t – БПК П очищенной сточной воды, г/м 3 .
Удельная скорость окисления всегда менише нагрузки на ил и составляет в зависимости от эффекта очистки 90-95 % от последней.
От величины нагрузки и скорости окисления зависит глубина протекания процессов биологической очистки: чем меньше удельная скорость окисления (до 0,3г БПК П на 1г илив сутки), тем выше эффект очистки сточной жидкости, выше возраст и зольность ила, а также прирост или. В расчётах аэротенков продлённой аэрации (полного окисления) величина обычно принимается равной 6 мг/л органического вещества активного ила в час.
Количество загрязнений, которое подаётся на единицу объёма аэрационной камеры в единицу времени, называется объёмной нагрузкой b , г БПК П /м 3. сут)
Окислительная мощьность (ОМ), г БПК П /(м 3. сут) – это количество загрязнений, удалённое в единицу времени, сут, и отнесённое к 1м 3 объёма аэрационной камеры.
окислительная мощьность зависит от нагрузки на ил и количества бензольного вещества ила
Продолжительность аэрации сточной жидкости для процесса биологической очистки в аэротенках – промежуток времени t, ч, за который происходит изьятие органических загрязнений активным илом и стабилизация самого ила,
где - зольность ила в долях единицы; Т – среднегодовая температура сточной воды, %.
Активность ила характеризуется его возрастом , т.е. продолжительностью пребывания активного ила в аэрационном сооружении А, сут, определяемой по формуле
где - абсолютное количество приросшего по бензольному веществу ила, г/(м 3. сут).
для увеличения или уменьшения возраста или изменяют соотношение между количеством возвратного и избыточного ила. Максимальные концентрации ила в иловой смеси и возраст ила достигаются повашением количества циркулирующего активного ила. При большом выносе активного ила с очищенной сточной жидкостью возраст ила снижается.
Одним из важнейших технологических параметров сооружений аэрации является прирост активного или. Различают относительный и удельный прирост ила. В стационарном процессе прирост ила равен количеству удаляемого из системы ила (избыточный ил и вынос ила с очищенной водой).
Относительный прирост ила – количество прирошего ила на единицу массы ила в сооружении по бензольноу веществу, г/(г . сут)
удельный прирост ила – количество приросшего ила по бензольному веществу с общего снятого количества загрязнений сточной жидкости по БПК П в сутки, г/(г БПК П . сут)
Чем меньше величина удельного прироста ила, тем глубже процесс биохимической очистки сточных вод и выше степень стабилизации и минирализации ила.
При очистке бытовых сточных вод прирост активного ила г/(м 3. сут) может быть определён по формуле
где S o – концентрация взвешенных веществ в поступающей в аэротенк сточной воде, г/м 3 .
Показателем качества активного ила является его способность к оседанию. Эта способность оценивается величиной илового индекса , мл/л, представляющего собой объём активного ила, мл, после отстаивания в течении 30 мин иловой смеси объёмом 100 мл, отнесённой к 1 г сухого вещества ила. При нормальном состоянии активного ила его иловый индекс имеет величину 60-150 мл/г.
Возраст ила – среднее время пребывания ила в аэрационном сооружении. Измеряется в сутках.
3.3 Расчёт аэраторов
Для пневматических аэраторов удельный расход воздуха, м 3 /м 3 определяется по формуле
где z – удельный расход кислорода, мг О 2 /мг БПК ПОЛН обычно равен 1,1
К 1 принимается равным 1,34 – 2,3
К 2 принимается равным 2,08 – 2,92
n 1 = 1 + 0,02 (t CP – 20)
С Р растворимость кислорода воздуха в воде
где С Т – растворимость кислорода воздуха в воде по табличным данным, мг/л
С – средняя концентрация кислорода в аэротенке
По найденным значениям Dи t (продолжительность аэрации) определяется интенсивность аэрации I, м 3 /(м 2 ч)
где h – рабочая глубина аэротенка
Для механических аэраторов требуемое количество кислорода на аэротенк, кг/ч, определяется по формуле
где Q – расход сточных вод м 3 /ч.
Число аэраторов nопределяют по формуле
где П к производительность по кислороду одного аэратора, кг/ч
3.4 Компактные очистные установки промышленного изготовления
Установка КУО – 25 (рис 2.3)
Монтируется на месте сваркой 2 металлических элементов. На входе сточных вод в установку вмонтирована решётка с ручной очисткой. Аэрационная камера с импеллерным аэратором рассчитана на режим полного окисления органических загрязнений сточных вод при низких нагрузках на активный ил. Вторичный отстойник вертикального типа имеет взвешенный слой активного ила, возврат которого осуществляется с помощью подсоса импллерным аэратором. На выходе установки вмонтированы резервуары для подачи раствора хлорной извести и хлорной воды.
Компактная установка КУО – 50 (рис. 3.3) является аэротенком отстойником без принудительного возврата активного ила. По бокам установки расположены 2 зоны отстаивания. Камера аэрации с импеллерным аэратором рассчитана на режим полного окисления. Концентрация активного ила может достигать 4 г/л возврат активного ила производится через нижнюю щель под действием силы тяжести и подсоса циркуляционного потока в аэрационной камере. Осветлённые сточные воды по лоткам отводятся на обеззараживание.
Компактная установка КУО – 100 (рис. 3.4) оборудована роторным механическим аэратором, который обеспечивает поддержание активного ила в взвешенном состоянии и насыщение сточных вод кислородом. В начале сточные воды проходят через решётку и песколовку, а затем подаются в аэрационную камеру. Далее вода поступает во вторичный отстойник. Осветляемые сточные воды проходят через взвешенный слой активного ила и удаляются на обеззараживание. Осевший активный ил, через нижнюю щель возвращается в камеру аэрации.
3.5 Кольцевые окислительные блоки (рис. 3.5, 3.6, 3.7 ,3.8)
Кольцевые окислительные блоки – крупные сблокированные сооружения, в центре располагается вторичный отстойник вертикального типа, а вокруг него коаксиально расположена аэрационная камера. Все установки выполнены из железобетона – днище монолитное а стенки из сборных элементов. Производительность этих устройств в зависимости от размеров находится от 100 до 700 м 3 /сут очищаемой сточной воды.
Сточные воды проходят решётку и песколовку а затем направляются в аэрационную камеру, где аэрируются в смеси с активным илом. Концентрация активного ила в нормально работающей установке составляет 2-4 г/л. Затем смесь поступает через центральную трубу в нижнюю часть отстойной зоны вторичного отстойника. Двигаясь вертикально вверх, биологически очищенная сточная жидкость осветляется и отводится из установки через переливные лотки. Осевший активный ил сползает на коническое днище отстойника откуда перекачивается вертикальным канализационным насосом обратно в аэрационную камеру.
Указанные на рисунке 3.7 , 3.8, очистные станции с аэроокислителями следует применять для полной биохимической очистки неотстоенных сточных вод с содержанием взвешенных веществ от 300 мг/л и БПК П до 1500 мг/л с расходом 400 - 2100 м 3 /сут на 1 сооружение.
Расчёт поверхностного стока и объёма коммунально – бытовых вод с территории посёлка Вишняковские дачи.
Расчетный расход направляемых на очистку дождевых сточных вод с учётом регулирования стока с территории водосбора определяется по формуле:
, л/с
где g 20 – интенсивность дождя для данной местности, продолжительностью
20 мин. Для периода однократного превышения Р=1 год, л/с * га
(для условий г. Москвы и московской области g 20 =80 л/c);
n – параметр, зависящий от географического положения объекта (для
условий г. Москвы и Московской области n=0,65);
F - площадь водосборного бассейна, га;
φ Д - средний коэффициент стока дренажных вод (определяется как
средневзвешенная величина в зависимости от постоянных значений
коэффициента стока Р разного рода поверхностей и их площади);
t - продолжительность протекания дождевых вод от крайней
границы бассейна до расчётного участка при выпадении дождя с
выбранным значением Р, мин.;
τ - параметр, зависящий от географического параметра С,
характеризующего вероятность интенсивности осадков (τ = 0,2);
Структура площади водосборного бассейна F составляет 44,0 га из них
Площадь застройки F КР составляет - 14 га
Площадь автодорог F Д составляет - 7 га
Площадь грунтовых поверхностей F ГР - 6,2 га
Площадь травяного покрова F Г - 16,8 га
Средний коэффициент стока дождевых вод вычисляется по формуле:
У Д = [У ТВ ∙(F Д + F КР) + У ГР ∙ F гр + У Г ∙ F Г ]/F = /44 = 0,352
Расчётные расходы талых вод
Расход талых вод определяется по слою стока за часы снеготаяния в течение суток по следующей формуле:
где t – продолжительность протекания талых вод до расчётного створа, ч
h Т – слой стока талых вод за 10 дневных часов, мм
F – площадь водосбора, га
k– коэффициент, учитывающий частичный вывоз и окучивание снега,
Q Т = ∙ 20 ∙ 0,5 ∙ 44 = 844 м 3 /ч
Годовые объёмы стоков
Годовой объём жидких и смешанных осадков (в том числе, дождя) определяется по формуле:
W Д = 10 ∙ h Д ∙ F ∙ φ Д, м 3 /год,
где h Д – годовое количество жидких и смешанных осадков, мм (для условий г. Москвы и Московской области h Д = 528 мм);
W Д = 10 ∙ 528 ∙ 44 ∙ 0,352 = 86301 м 3 /год,
Объём талых вод, поступающих в ливневую канализацию в период весеннего паводка, определяется по формуле:
W Т = 10 ∙ h Т ∙ F ∙ φ Т, м 3 /год,
где h Т – годовое количество твёрдых осадков, остающихся на
поверхности водосбора к моменту наступления весеннего
паводка, мм
h Т = h - h Д
где h - количество осадков за год, мм (для условий г. Москвы и
Московской области h = 704 мм);
φ Т - коэффициент стока, принимается равным 0,5.
W Т = 10 ∙ (704 – 528) ∙ 44 ∙ 0,5= 38588 м 3 /год,
Суммарный годовой объём поверхностного стока
W = W Д + W Т = 86301 + 38588 = 124889,4 м 3 /сут
Годовой объём коммунально – бытовых вод от посёлка:
W КБ = 100л/чел ∙ 1000чел = 100000 л/сут = 100 м 3 /сут
Тогда общий расход: Q= 342 + 100 = 442 м 3 /сут
Технико – экономические показатели очистных сооружений малых населённых пунктов
Выбор типа очистных сооружений для очистки бытовых и близких к ним по составу сточных вод в малых населённых пунктах следует производить исходя из требуемой степени очистки, расхода сточных вод, наличия свободной территории для размещения сооружений, климатических и грунтовых условий.
Исходя из требований к качеству воды в водоёмах в настоящее время требуется почти везде биологическая очистка сточных вод перед сбросом в водоёмы. При выборе типа очистных сооружений рекомендуется, в первую очередь, оценить возможность применения сооружений естественной природной очистки сточных вод, как наиболее дешёвых и надёжных. К их числу относятся сооружения фильтрации и биологические пруды. Сооружения подземной фильтрации применяют при расходах сточных вод до 15 м 3 /сут, а перед ними сооружают септики.
Аэрационные установки на полное окисление рекомендуется применять при расходе более 15 м 3 /сут. При расходах более 200 м 3 /сут могут использоваться также установки с аэробной стабилизацией активного ила. Установки заводского изготовления предпочтительнее сооружений, возводимых на месте, вследствие резкого сокращения трудоёмкости и сроков строительства.
Капельные биофильтры допускается применять только в особых случаях при соответствующем технико – экономическом обосновании, так как их строительная стоимость, эксплуатационные расходы и приведённые расходы в 1,5 раза выше, чем у аэрационных установок.
ЦОК применяются в районах со среднегодовой температурой не ниже +6 0 C (зимняя расчётная температура не ниже 25 0 С), в случаях, когда установки заводского изготовления применять нецелесообразно.
Очистные сооружения должны иметь санитарно – защитные зоны до границ жилой застройки, участков общественных зданий и предприятий пищевой промышленности.
При проектировании очистных сооружений и определении места их расположения необходимо максимально использовать все возможности снижения затрат:
Размещение сооружений на малоценных землях;
Сокращение территории очистных сооружений;
То же, санитарно – защитной зоны;
Оптимизация районной системы системы канализации.
Для сокращения территории очистных сооружений рекомендуются следующие меры:
Уменьшение расстояний между отдельными сооружениями по очистке;
Блокировка сооружений в группы;
Применение компактных установок;
Объединение в едином комплексе насосной и очистной станции.
Сокращение ширины санитарно – защитной зоны достигается в результате следующих мероприятий:
Размещение сооружений для сушки ила в закрытом помещении;
Отказ от устройства иловых площадок;
При очистке бытовых и близких к ним по составу сточных вод в объёме Q = 25…900 м 3 /сут капиталовложения на строительство очистного комплекса в ценах 2002 года тыс. руб., могут быть вычислены по формуле.
(1)
где К 1 – коэффициент пересчёта цен 1991 года к ценам 2002 года; примем
Q - расход сточных вод; м 3 /сут
Капиталовложения, отнесённые К 1м 3 суточной пропускной способности,
суточной пропускной способности, руб/м 3 , вычисляется по формуле
(2)
аналогичная зависимость установлена между капиталовложениями нагрузкой по БПК 5 , кг/сут,
(3)
Пределы БПК 5 при этом 8…400 кг/сут.
Экономическое сравнение возможных вариантов отведения и очистки сточных вод проводится по общеизвестной методике нахождения минимума приведённых затрат годовых затрат. П, тыс.руб.
где Э – годовые эксплуатационные затраты, тыс.руб.; Е Н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, равный 0,14; К – капиталовложения, тыс. руб.
Годовые эксплуатационные затраты на очистных сооружениях включают следующие статьи:
а) амортизационные отчисления в размере 6,8% сметной стоимости.
б) заработная плата при Q = 250 – 400 м 3 /сут – 192000 руб/год (4 штатных единицы) с добавкой но социальное страхование – 4,9%
в) текущий ремонт – 2,5% сметной стоимости
г) расход электроэнергии, тариф 90 копеек/кВт∙ч
д) вспомогательные материалы – 3%
С учётом изменений приведённые годовые затраты на очистные сооружения с компактными аэрационными установками
(5)
Примем как и ранее К 1 = 30
При сравнении разных вариантов отведения и очистки сточных вод в сельской местности (оптимизации районных систем канализации) следует учитывать так же расходы на перекачку сточных вод. Строительная стоимость насосных станций перекачки может при сравнении не учитываться, так как практически во всех случаях применяются те же типовые станции только с разными насосами.
Годовые затраты на электроэнергию при геодезической высоте подъёма насосов Н Г = 5 м (плоский рельеф), руб/год,
(6)
где Н – полная высота подъёма насосов, м
Н = 1,15 iL + Н Г;
i – гидравлический уклон; η 1 – КПД насоса, равный 0,6; η 2 – КПД электрического двигателя, равный 0,9; L – длинна напорного трубопровода, км.
В упрощённом виде формула (6) принимает для конкретных условий вид
С Э = 0,01807QH. (7)
Увеличение Н Г до 20 м по сравнению с Н Г = 5 м приводит к росту расходов на электроэнергию при L = 1 км в зависимости от Q на 67…80%.
Амортизационные отчисления для напорного трубопровода приняты в размере 4,4% от капиталовложений.
Расходы на текущий ремонт равны 1% сметной стоимости трубопровода и прочие неучтённые расходы 3% суммы затрат на электроэнергию и текущий ремонт.
По литературным данным, стоимость строительства очистных сооружений на 1м 3 производительности на аэрационных сооружениях с мощностью 400 – 500 м 3 /сут составляет 200 руб. (в ценах 1984 года).
Тогда К ОЧ = К 1 ∙200∙400 = К 1 ∙8∙10 4 руб.
Примем К 1 , коэффициент пересчёта цен 1984 года к ценам 2000 года равным 30.
К ОЧ = 30 ∙ 8 ∙ 10 4 = 2,4 ∙ 10 6 руб. = 2,4 млн. руб.
Годовые эксплуатационные расходы рассчитаем далее по вышеприведённым формулам.
а) амортизационные отчисления
Э а = 2400000 ∙ 0,068 = 163 тыс. руб.
б) заработная плата
Э б = 192тыс.руб. + 192тыс.руб. ∙ 0,049 = 192тыс.руб. + 10тыс.руб. ≈
200 тыс.руб.
в) расходы на текущий ремонт
2400000 ∙ 0,025 = 60тыс. руб.
г) расход электроэнергии
1600000 ∙ 0,03 = 72 тыс. руб.
д) расходы на вспомогательные материалы
1600000 ∙ 0,03 = 72 тыс. руб.
Суммарные годовые затраты:
Э СУММ = 163 + 200 + 60 + 72 + 72 = 567 тыс.руб.
Приведённые затраты:
П = 567 + 0,14 ∙ 2400 = 903 тыс. руб.
Срок окупаемости очистных сооружений
Глава Безопасность жизнедеятельности при работе на малых очистных установках.
1. Общие положения
В России разработанны рациональные структуры обслуживания водопроводных и водоотводных сооркжений, расположенных в посёлках и сельской местности. Согласно этой структуре, ослуживания водопроводно-водоотводных сооружений рсуществляется специализированными службами-районными производственными управлениями водоканала.
В обязанности технологической службы входит следующее:
· Прддержание заданного технологического режима очистных установок;
· Регулирование технологического режима в зависимости от расхода воды, её физических и химических характеристик, а также от качкства применяемых реагентов и др.
На месте, приказом руководителя организации – владельца очистной установки, назначается работник, осуществляется ежедневный уход за установкой. Для этих работников (обычно имеющих квалификацию слесаря-электрика) районные водные и санитарные инспекции проводят переодические семинары повышения квалификации.
Ответственность за техническую исправность и правильный эксплутационный режим очистеых сооружений лежит на главном специалисте хозяйства, предприятия или учреждения – владельце сооружений.
2. Основные правила эксплуатации.
Работник, осуществляющий уход за очистными сооружениями, должен ежедневно посещать действующие сооружения желательно в период максимального притока сточных вод либо утром с 8 до 12 ч. Ежедневно следует осматривать все элементы очистных сооружений и производить необходимые измерения. Данные записываются в журнал-дневник, который должен заполнятся ежедневно. Примерная форма дневника очистных сооружений приведена ниже.
Дата, время | Расход сточных вод, м 3 /ч | Расход воздуха, м 3 /ч | Камера аэрации | ||
Описание содержимого склянки | Запах воды | ||||
40 | Ил коричневый, вода прозрачная | Слабый запах плесени | |||
Дата, время | Вторичный отстойник | Описание выполненных работ | |||
Содержание ила после осаждения, % | Описание содержимого склянки | Запах воды | Температура воды, 0 С | ||
0 | Вода прозрачная | Без запаха | Температура воды, 0 С | С решетки снято одно ведро отбросов, включена воздуходувка №2, выключена воздуходувка №1 |
В дневнике отмечаются все выполненные регулировочные и ремонтные работы, а также неполадки и аварии во время работы очистных сооружений. Незаполнение дневника рассматривается как нарушение правил эксплуатации.
О всех неполадках и авариях, которые работник по уходу не в состоянии ликвидировать самостоятельно, следует немедленно докладывать руководству и районной эксплутационной службе.
3. Техника безопасности и охрана труда на малых очистных сооружениях.
При работе на очистных сооружениях следует строго соблюдать правила техники безопасности и охраны труда.
До начала работы на сооружениях все работники должны быть проинструктированы по правилам техники безопасности. Инструктаж оформляется в соответствующем журнале. Знание правил проверяется регулярно раз в квартал.
Сточная вода может быть источником инфекции. Поэтому необходимо пользоваться спецодеждой (комбинезон, резиновые сапоги, рукавицы). На месте должно быть организовано мытьё рук.
При работе с электроустановками следует соблюдать соответствующие правила техники безопасности. Выполнение работ по уходу за механическими аэраторами, насосами и воздуходувками производится при выключенных установках.
Коммуникации и электроустановки.
Люки канализационных колодцев на территории очистных сооружений должны быть всегда закрыты.
Временами необходимо смазывать шпинделя задвижек и гайки сальников тавотом.
Уход за электроустановками производится согласно соответствующим правилам.
В большинстве случаев сточные воды продаются на очистные сооружения насосами, установленными на станции перекачки. Обычно насосы работают периодически. Включение и выключение их происходит автоматически в зависимости от уровня стоков в приёмном резервуаре насосной станции. Число включений насосов не должно превышать 6 раз в час и быть не менее 8-10 раз в сутки. Подача стоков на аэротенк-отстойник не должна быть слишком интенсивной: превышение уровня воды во вторичном отстойнике, а также вынос а также вынос активного ила недопустимы. В случае слишком большой подачи насоса можно уменьшить регулируемый объём приёмного резервуара, увеличив тем самым частоту включений насоса (до величины допустимого предела). Если частота включений при этом превысит допустимый предел, следует прикрыть задвижку не напорном трубопроводе насоса.
Ежедневно следует проверять подшибники и сальники незатопленных канализационных насосов. Они могут лишь слегка нагреваться. Из сальников на валу должна непрерывно просачиваться вода. Если воды много, то следует сальник подтянуть. Переодически необходимо заменять набивку сальника.
Нужно следить за смазкой подшипников насоса (смазку добавлять раз в неделю). Насос должен вращаться плавно. В случае необходимости следует проводить центровку насоса. Своевременно производить замену болтов и резиновых деталей сцепления. Если насосов несколько, то желательна их поочерёдная работа для равномерного износа всех агрегатов.
Трубопроводы в пределах насосной станции не должны давать течи, сальники задвижек должны быть в порядке и шпиндели смазаны.
Все ржавеющие детали должны быть окрашены.
Ремонт роторных аэраторов, оборудования или коммуникаций в ёмкостях допускается только после их опорожнения или специально устроенных мостиков (с ограждениями).
Хлорная известь является ядовитым и едким веществом – обращение с ней требует особой осторожности.
На очистных сооружениях необходимо иметь медицинские средства первой помощи.
4. Дезинфекция очистных сточных вод.
Особую осторожность следует соблюдать при дезинфекции сточных вод, если она обеззараживается хлором.
Дезинфекция очищенных на установке биоочистки сточных вод производится хлорной известью или гипрохлоритом натрия. В помещении хлораторной устанавливается соответствующее оборудование для приготовления и дозирования хлорной воды. Контакт хлора со сточной водой в течении 30 минут производится в специальном колодце. Затворение хлорной извести производится в затворном баке раз в сутки. Крепость получаемой хлорной воды соствляет 10-15% по активному хлору (содержание активного хлора в хлорной извести принимается равным 20%).
Хлорная вода подаётся в растворный бак, где разбавляется водой до концентрации не более 2,5%. Из растворных баков готовая хлорная вода поступает в дозировочный бачок и далее в контактный колодец, где смешивается со сточными водами. Доза активного хлора при дезинфекции должна составлять 3 мг/л очищенных вод.
Эксплуатация электролизёров для получения раствора гипохлорита натрия производится по руководству, прилагаемому к установке. Вода для приготовления раствора хлора принимается из сети водопровода или ручным насосом из контактного колодца.
Санитарная охрана водоемов - весьма сложная, особенно в настоящей социально-экономической ситуации, система комплексных мероприятий, в которой задействованы специалисты самого различного профиля: гидротехники, гидрологи, конструкторы, экологи, гигиенисты, ихтиологи, биологи и т. д. Общая классификация основных мероприятий по санитарной охране водоемов представлена в приложении.
Можно выделить 4 группы основных мероприятий по санитарной охране водоемов:
Законодательные мероприятия: необходимы такие законодательные акты и механизмы их действенности, которые бы предполагали эффективные санкции экономического и юридического плана в отношении предприятий и их руководителей, ответственных за загрязнение водоемов. К сожалению, в России достаточно полноценное законодательство по санитарной охране водоемов практически не действует. В развитых странах жесткое законодательство, реально действующее привело к значительному прогрессу в отношении чистоты водоемов. В данном аспекте можно привести позитивные примеры оздоровления бассейнов рек Миссисипи, Сены, Рейна и многих других.
Система законодательства представлена многочисленными законодательными и подзаконными актами Российской Федерации, в том числе Конституцией РФ, Водным кодексом РФ, Законом РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», природоохранными законами, многочисленными нормативными документами различных ведомств, в том числе и санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России.
Технологические мероприятия: переход на безводные технологии или технологии с использованием минимума воды, организация оборотного водоснабжения в промышленности по принципу замкнутых циклов и т.д.
Очистка сточных вод: механическая (улавливание взвешенных примесей), биологическая (биологические пруды, отстойники); применяется также аэрация (аэротенки), анаэробная минерализация органики (метантенки), обеззараживание перечисленными выше методами, фильтрация через сорбенты, улавливающие те или другие компоненты сточных вод и т.д.
Санитарно-эпидемиологические мероприятия. Необходим контроль за показателями качества воды водоемов и условиями спуска в них сточных вод. Необходим также постоянный мониторинг, том числе социально-гигиенический за состоянием водоемов для принятия своевременных и эффективных водоохранных мер. На санитарно-эпидемиологическую службу как раз и ложится указанная задача. Кроме того, специализированные научно-исследовательские учреждения госсанэпиднадзора проводят большую работу по нормированию загрязнений воды водоемов, что чрезвычайно важно для осуществления водоохранных мероприятий. В настоящее время разработано предельно допустимых концентрации в воде водоемов для более чем 1000 химических веществ. Осуществляются поиски в отношении комплексного нормирования с учетом суммации эффектов вредного воздействия различных загрязнителей.
Важно также регламентировать зоны санитарной охраны (ЗСО) водоисточников, что может в значительной степени улучшить качество подаваемой потребителю воды (СанПиН 2.1.4.1110-02). Согласно данному нормативному документу ЗСО организуются в составе трех поясов.
1) Первый пояс (строгого режима) включает территорию расположения водозабора, площадок всех водопроводных сооружений и водопроводного канала. Его назначение – защита места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения и повреждения.
2) Второй и третий пояса (пояса ограничений) включают территорию, предназначенную для предупреждения загрязнения воды источников водоснабжения.
Санитарная охрана водоводов обеспечивается санитарно-защитной полосой.
В каждом из трех поясов, а также в пределах санитарно-защитной полосы, соответственно их назначению, устанавливается специальный режим и определяется комплекс мероприятий, направленных на предупреждение ухудшения качества воды.
Как уже указывалось и демонстрировалось выше (приложение 16), отсутствие или несоответствие организации ЗСО гигиеническим требованиям (СанПиН 2.1.4.1110-02), является одной из ведущих причин неудовлетворительного качества потребляемой населением воды.
Большое значение для санитарной охраны водоемов имеют новые гигиенические нормативы по охране подземных и поверхностных вод от загрязнения (СанПиН 2.1.5.980-00 и СП 2.1.5.1059-01), основные аспекты которых представлены в демонстрационных материалах, в том числе в приложениях к настоящей разработке.
Наиболее эффективны для санитарной охраны водоемов законодательные и технологические мероприятия, которые являются наиболее радикальными. Другие мероприятия - паллиативные, однако необходимые на современном этапе.
В виде схемы мероприятия по санитарной охране водоемов представлены в приложении 36.
В приложении 37 приводится извлечение из СП 2.1.5.1059-01 «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения», на примере которого демонстрируются подходы к организации контроля за качеством воды водных объектов.
Охрана водоемов, обеспечение населения доброкачественной питьевой водой тесно связаны с общими экологическими проблемами, законодательное решение которых содержится в Законе РФ «Об охране окружающей среды» (извлечение приведено в приложении 38).
Следует указать, что Государственная санитарно-эпидемиологическая служба Российской Федерации на основе глубокого анализа ситуации в области питьевого водоснабжения населения определяет свои приоритетные задачи. Ежегодно эти задачи корректируются в связи изменяющейся санитарно-эпидемиологической обстановкой, в том числе в отдельных регионах. Определение этих задач имеет большое значения для организации и проведения целенаправленных, глубоко обоснованных практических мероприятий, направленных на улучшение качества питьевой воды. В качестве примера ниже приводятся приоритетные задачи госсанэпидслужбы в области питьевого водоснабжения населения (Госдоклад, 2003).
На федеральном уровне:
· принятие Федерального закона «О питьевой воде и питьевом водоснабжении» и Федеральной целевой программы «Обеспечение населения России питьевой водой»;
· санитарная охрана водоисточников (предотвращение, а также ликвидация сброса неочищенных бытовых и производственных сточных вод);
· расширение использование подземных (пресных) вод для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения населения;
· совершенствование технологических процессов водоподготовки (очистки и обеззараживания) в системах централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, в т. ч. методов кондиционирования (обезжелезивание, обесфторивание, умягчение и др.);
· строительство и реконструкция водоводов с применением пластмассовых и стальных труб с антикоррозийным покрытием;
· совершенствование нормативно-методической базы по вопросам гигиены воды и санитарной охраны поверхностных и подземных вод.
На региональном уровне:
· принятие субъектами Российской Федерации законов «О питьевой воде» и региональных программ по обеспечению населения доброкачественной питьевой водой;
· обеспечение эффективного функционирования систем очистки и обеззараживания питьевой воды, внедрение прогрессивных технологий и оборудования, в т. ч. методов кондиционирования (обезжелезивание, обесфторивание, умягчение и др.);
· координация деятельности заинтересованных служб и ведомств, осуществляющих эксплуатацию и технический контроль за объектами водоснабжения и водоотведения, в т. ч. в сельских поселениях;
· обеспечение подготовки высококвалифицированных специалистов производственных лабораторий;
· внедрение в деятельность учреждений санэпидслужбы методологии оценки риска здоровью населения от употребления недоброкачественной питьевой воды;
· совершенствование системы социально-гигиенического мониторинга;
· использование средств массовой информации, агитации и пропаганды для решения задач по обеспечению населения доброкачественной питьевой водой.
Нетрудно заметить, что перечисленные задачи в большинстве своем согласуются с материалами соответствующих разделов лекции.