Химия и экология

вместе с ним будет расти объем стоков.

Возрастающее потребление воды означает, что:

. проблема обеспечения водой промышленных городов, встанет уже в начале

следующего столетия;

. необходимо получить доступ к большему количеству воды, для чего надо

построить больше водохранилищ в незагрязненных районах;

. будет производиться больше нечистот, которые должны обрабатываться

перед сбросом в реки, что приведет к большим расходам на расширение и

реконструкцию очистных сооружений.

ПИТЬЕВАЯ ВОДА. Стоки в первую очередь влияют на качество питьевой воды.

Вода же исключительно важна для человеческой, а равно и для всей животной и

растительной жизни. Способов для воспроизводства воды не существует, не

существует также и заменителей воды, поэтому необходимо обращаться с самым

ценным природным ресурсом с величайшей осторожностью. В то же время запасы

воды на Земле неисчерпаемы для всех практических нужд, и ни одна капля воды

не исчезает в круговороте природы. Тем не менее проблема снабжения питьевой

водой в нужных количествах и необходимого качества постоянно усложняется. В

то время как свежая природная вода подвергается все возрастающему

загрязнению, потребности в водопроводной воде постоянно возрастают, требуя

приложения все больших усилий для превращения сырой воды в питьевую.

Огромное значение воды и важность проблем, связанных с ее загрязнением,

ни у кого не вызывают сомнений. Причины загрязнения воды столь же

многочисленны, как сами загрязняющие вещества, — от сельскохозяйственных

стоков до неправильного сброса отработанного моторного масла. Независимые

экспертные службы разных стран установили, что до двух третей всех видов

раковых заболеваний могут быть связаны с этими токсичными веществами,

растворенными в воде. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, вода

может содержать до 13 тысяч потенциально токсичных веществ. Самые опасные

из них — соли тяжелых металлов, содержание которых даже в малой дозе

способно вызвать заболевания почек, печени, онкологические заболевания и

врожденные аномалии. В большинстве случаев питьевая вода получается из

обычной водопроводной системы и фильтруется с целью удаления элементов,

ухудшающих вкус и запах. В последнее время повышенное внимание было

привлечено к опасности загрязнения воды соединениями свинца. Было

установлено, что любой уровень содержания свинца в питьевой воде вреден для

нашего здоровья, соединения свинца наносят постоянный и непоправимый ущерб

нервной системе детей, что приводит к отклонениям в умственном развитии.

Пестициды являются одними из наиболее вредных органических веществ, их

применение значительно возросло на протяжении последних двадцати пяти лет.

Также хлор, который добавляется в воду для уничтожения бактерий, является

фактором, приведшим к резкому увеличению раковых заболеваний за прошедшее

столетие.

Сами того не сознавая, мы подвергаемся воздействию сотен веществ

одновременно, получая их вместе с питьевой водой. Начиная с винилхлорида,

который попадает в воду из водопроводных труб, до цианида, который

используется в горнодобывающей промышленности, таков спектр токсичных

веществ, о которых не было известно ранее.

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Питьевое водоснабжение населения области крайне неудовлетворительно по

качеству потребляемой воды. В настоящее время более 60% населения области

потребляет питьевую воду, не соответствующую гигиеническим нормативам.

Неудовлетворительное качество питьевой воды обусловлено как

техногенными, так и природными факторами — в ряде источников водоснабжения

северо-восточных районов области отмечается превышение ПДК по брому и бору

в несколько раз. Местный гидрохимический фон обусловливает в реках области

высокие концентрации марганца и железа общего.

Вместе с тем в области имеет место забор воды из поверхностных

источников и подача ее потребителям без очистки и соответствующих условий

обеззараживания в гг. Верхней Туре, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле,

Первоуральске и др. Этот факт предопределяет нестандартное качество

питьевой воды и периодическое возникновение в данных населенных пунктах

вспышек острых кишечных инфекций. Так, заболеваемость по таким водным

инфекциям, как дизентерия Флекснера, вирусный гепатит А, держится на

высоком уровне в Асбесте, Верхней Салде, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле и

др.

Практически вся поступающая к нам под напором вода сотни раз

пересекает текущую во все стороны канализацию. А во время так называемого

гашения напора, когда давление в сетях резко снижается, на прогнивших

участках может возникнуть обратный эффект, когда из среды окружения водоема

подсасываются коммунальные стоки. Так, в Екатеринбурге вдоль южного берега

Верх-Исетского пруда проложена канализация, которой уже более 30 лет и

коллектор которой уже прогнил и протекает в питьевой пруд. Периодически,

особенно в последнее время, он протекает. Так, аварию в декабре 1995 года

не могли ликвидировать два месяца, а весной 1996 года в течение месяца. За

эти периоды в водоем поступало соответственно около 70 и 40 тысяч тонн

коммунальных стоков.

Более 2,43 миллионов человек потребляют воду, подаваемую

централизованными системами водоснабжения, не соответствующую санитарно-

гигиеническим требованиям по органолептическим показателям, (цветность,

мутность, железо, марганец, хлоридно-натриевый комплекс), 2,1 млн. —

санитарно-токсикологическим показателям (тяжелые металлы, хлорорганические

соединения, группа азота), более 2,05 млн. чел. — бактериально

загрязненную. Почти 1,5 млн. человек подвергаются двойному риску:

потребляют питьевую воду с химическими и микробиологическими загрязнениями.

Около половины населения области используют для питьевых целей

хлорированную воду открытых водоемов. Хлорирование воды приводит к

образованию высокотоксичных и канцерогенных веществ — хлорированных

углеводородов, количество которых зависит от качества исходной воды

водоисточника и технологии водоподготовки.

Качество питьевой воды, подаваемой населению области, не соответствует

требованиям действующих норм по следующим основным показателям:

1) наличие веществ, влияющих на органолептические свойства воды

(марганец, хлоридно-натриевый комплекс) — 41 территория;

2) наличие веществ, нормируемых по токсикологическому признаку вредности:

. хлорорганические соединения, образующиеся в процессе

хлорирования воды (в т.ч. хлороформ) — на 7 территориях;

. тяжелые металлы — свинец, кадмий, суммарное действие металлов

(свинец + кадмий + мышьяк) — на 7 территориях;

. азотосодержащая группа (аммиак, нитраты, нитриты) — на 5

территориях;

. кремний — на 4 территориях;

. остаточные количества веществ, используемых в процессе очистки

(алюминий) — на 2 территориях;

3) бактериальная загрязненность (ОМЧ, коли-индекс, вирусное загрязнение)

— на 18 территориях.

По эпидемиологическому признаку вредности питьевой воды хуже всего в

области дела обстоят в Кушве, Алапаевске, Верхней Пышме, Ревде и

Екатеринбурге. По токсикологическому — в Кировграде, Алапаевеке, Полевском,

Нижнем Тагиле, Екатеринбурге и Верхней Салде. Наиболее неблагополучными

городами по питьевому водоснабжению являются: г.г. Екатеринбург, Кировград,

Нижний Тагил, Туринск, Алапаевск, Краснотурьинск, Первоуральск, Ревда,

Тавда.

ПОДГОТОВКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

После того как очищенные стоки попадут в водоемы, вода становится

вполне пригодной для растительной и животной жизни. Однако для употребления

в качестве питьевой вода из водоемов и рек требует дополнительной очистки.

Посмотрим, что же представляют собой сооружения водоподготовки.

СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ. В течение 70-х и начала 80-х годов город

Питсфилд в США столкнулся с проблемой качества питьевой воды: ее вкуса,

запаха и цвета. При применении в процессе обработки только процесса

хлорирования уровни мутности и цвета время от времени начинали превышать

стандарты.

Проблема усложнялась тем, что в отдельные времена года в отдаленных

участках водопроводной системы было слишком мало или совсем отсутствовал

остаточный хлор; вкус воды явно указывал, что сырая вода города при

обработке только хлором содержит органические вещества, формирующие

тригалометаны в концентрациях, выше стандартных. Кроме того, давление воды

не всегда было достаточным в западных и северных частях системы, в то время

как в нижней части города давление наоборот было избыточным.

В течение 70-х годов были выполнены исследования, связанные с

проблемами качества воды и давления. К 1982 году была проведена комплексная

чистка водопроводной системы, а также установка дополнительных сооружений

по хлорированию воды. Кроме того, были намечены к проектированию два

очистительных сооружения, система транспортировки воды, хранения и

распределения, для того чтобы ввести очистные сооружения в систему с

обеспечением необходимого давления. Инженерные работы обеспечили основу для

установки очистных сооружений и системы модернизации стоимостью 20,5

миллионов долларов.

В состав системы вошли:

два очистных сооружения, трубопровод для транспортировки сырой воды к

очистным сооружениям, две станции контроля и управления подачей воды на

очистные сооружения, бетонный резервуар на 20 млн. л для распределения

чистой воды, станции усилительных распределительных насосов с резервуарами

для обеспечения соответствующего давления в нужных местах системы

водообеспечения, система управления и отбора проб и небольшая установка для

восстановления электрической энергии системы на клапана, задвижки и пр.

Из этого примера можно увидеть, какой состав оборудования необходим

для обеспечения населенного пункта чистой водой, насколько важна проблема

этого обеспечения, каких громадных капиталовложений она требует и как

относятся к этой проблеме в США. Сравните все это с приведенными ниже

данными по нашей области.

В Екатеринбург вода поступает из системы поверхностных водохранилищ:

Верх-Исетского, Волчихинского и Верхне-Макаровского. Из них главными

являются Волчихинское и Верх-Исетское. В Волчихинское водохранилище

поступают шахтные сильно загрязненные сточные воды из г. Дегтярска, сточные

воды с водосбора и атмосферные потоки с территории Первоуральского

промышленного узла. После этого вода направляется на Главную фильтровальную

станцию (ГФС), расположенную на Большеконном полуострове, где происходит ее

очистка и обеззараживание, после чего грязная часть (шламовые воды) через

отстойник и озеро «Здохня» поступает во второй питьевой водоем — Верх-

Исетский пруд. Таким образом, в год, по подсчетам специалистов, во второй

питьевой источник поступает до б тыс. тонн взвешенных веществ и

загрязнений.

Результаты эколого-микробиологического изучения этого водоема Институтом

гигиены труда и профзаболеваний в течение 1993 - 1994 гг. показали, что во

всех пробах воды обнаружен стафилококк, лактозоположительные кишечные

палочки, периодически появляются вирусы гепатита А. Общее количество

бактерий превышает ПДК в 54, а сапрофитных микроорганизмов в 45 раз. К

этому следует добавить повсеместное распространение в воде паразитных

червей численностью до 40 тыс. экземпляров в 1 м3.

«Питьевая» вода в Екатеринбурге относится к V—VI классам с очень

высокой степенью загрязнения. По мнению специалистов, Верх-Исетский пруд

должен быть исключен из любых видов пользования, в том числе купания.

Из-за неудовлетворительного состояния водопровода г. Екатеринбурга

наблюдается ежегодное увеличение потерь воды. Величина потерь больше, чем

объем воды, используемый на горячее водоснабжение г. Екатеринбурга, который

составил в 1994 году 53,15 млн. м3/год.

Установлено загрязнение органическими соединениями воды поверхностных

и подземных источников водоснабжения (гг. Екатеринбург, Красноуральск,

Качканар, Ара-миль, Ивдель и др.).

Качественные характеристики воды поверхностных водоемов и

значительного числа эксплуатируемых подземных водоисточников не

соответствуют возможностям сооружений водоподготовки из-за значительного

исходного содержания органических соединений, железа, марганца, бора,

брома, нитратов, аммиака, цветности и др.

После водоподготовки из поверхностных водоемов регистрируется наличие

в воде вирусов, повышенных концентраций хлороформа, обладающего влиянием на

развитие онкологических заболеваний и неблагоприятных наследственных

изменений, остаточных количеств ядохимикатов, солей тяжелых металлов. В

1996 году из водопроводной воды выделен антиген вирусного гепатита в гг.

Первоуральске, Асбесте, Нижнем Тагиле, Верхней Пышме, Алапаевске,

Ектеринбурге.

В периоды паводков и летом в питьевой воде наблюдаются превышения

допустимых норм по остаточному алюминию, железу, марганцу, хлороформу,

мутности, цветности, запаху.

ВИДЫ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ. По конфигурации водопроводная сеть можетбыть

кольцевой или разветвленной, тупиковой. Гигиенические преимущества — на

стороне кольцевой сети, которая обеспечивает большую надежность и

бесперебойность снабжения всех объектов. Кольцевая сеть лучше противостоит

действию гидравлических ударов, постоянно промывается непрерывном током

воды, поэтому менее загрязняется, чем разветвленная. В тупиковых концах

разветвленной системы вода может застаиваться, что влечет за собой

образование осадка, являющегося благоприятной средой для размножения

микрофлоры: взмучиваясь, он ухудшает орга-нолептические свойства воды.

В качестве материала для водопроводных труб наиболее часто используют

чугун, сталь, асбоцемент и железобетон. В последнее время на практике все

чаще применяются пластмассовые трубы из полипропилена высокого и низкого

давления, стабилизированного полипропилена, полиметилметакрилата.

Перечень новых материалов и реагентов, разрешенных Министерством

здравоохранения для применения в практике хозяйственно-питьевого

водоснабжения, имеет раздел, в котором опубликованы материалы, запрещенные

для использования при строительстве водопроводов.

Источниками воды для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения могут

быть поверхностные водные объекты (реки, озера, водохранилища) и запасы

подземных вод. Источники водоснабжения находятся под постоянным

воздействием различных факторов — природных и антропогенных. На них

оказывают влияние метеорологические явления, условия формирования

поверхностного или подземного водного потока, хозяйственная и бытовая

деятельность человека. Надежность работы водопровода тем выше, чем более

постоянен состав воды источника водоснабжения. С целью предотвращения

эпизодического, периодического или систематического действия факторов,

ухудшающих качество воды источника хозяйственно-питьевого водоснабжения,

организуются зоны санитарной охраны (ЗСО). Под ЗСО источника водоснабжения

понимают специально выделенную территорию, связанную с источником

водоснабжения и водозаборными сооружениями.

Зоны санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения

устанавливаются в составе трех поясов. Назначение первого пояса (зона

строгого режима) заключается в защите места водозабора и водозаборных

сооружений от загрязнения и повреждения. Территория первого пояса ЗСО

должна быть ограждена, на нее не допускаются посторонние лица, запрещается

строительство любых объектов, не связанных с нуждами водопровода.

Основной задачей второго и третьего поясов ЗСО поверхностного

водоисточника является ограничение микробного загрязнения в створе

водозабора, а для подземных источников — сохранение постоянства природного

состава воды в водозаборе, которая в нашей стране, как правило, без

обработки используется для питьевых целей.

Для эффективной защиты подземных вод от микробного загрязнения служит

второй пояс ЗСО, ограниченный контуром, время движения загрязненного потока

от которого до водозабора (скважины) должно быть достаточно для того, чтобы

патогенные бактерии и вирусы потеряли жизнеспособность и вирулентность (для

грунтовых 400 дней, межпластовых — 200).

В настоящее время в Свердловской области имеется 845 водопроводов.

Половина населения области обеспечивается водой от 49 водопроводных систем,

забирающих воду из поверхностных источников. Наиболее неблагоприятно

обстоят дела в г. Екатеринбурге (из 48 источников не имеют ЗСО — 36),

Серовском (из 41 — 9), Шалинском (из 70 — 20), Ирбитском (из 92 — 83),

Тугулымском (из 6 — 3), Байкаловском (из 16 — 16) районах.

Основной причиной ухудшения качества питьевой воды ряда территорий области

(гг. Екатеринбург, Нижний Тагил, Каменск Уральский, Алапаевск,

Краснотурьинск и др.) является отсутствие необходимых условий защиты от

загрязнения водоисточников, нарушение технологических режимов эксплуатации

сооружений водоподготовки и разводящих сетей, их аварийное состояние.

Нарушения в части защиты водоисточников от загрязнения приводят к

подаче воды, опасной для здоровья населения. В поверхностных источниках

централизованного водоснабжения, кроме сбрасываемых сточных вод,

представляют немаловажную опасность донные отложения.

ОБРАБОТКА ВОДЫ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ. Качество используемых

подземных вод Свердловской области в целом соответствует установленным

стандартам. Однако для городов Асбест и Серов на отдельных водозаборах

требуется дополнительная очистка, деманганация и обеззараживание.

В нашей стране вода из подземных источников часто употребляется без

доочистки, в то время как за рубежом из нее удаляется углекислый газ,

железо и марганец. Иногда требуется снижение высоких уровней жесткости,

высоких концентраций солей, удаление органических и особенно гумусовых

веществ, устранение промышленных

и сельскохозяйственных загрязнений (таких как хлорированные углеводороды

или пестициды), уничтожение бактерий или других патогенных организмов.

Природа и концентрация загрязняющих веществ в сырой воде определяет выбор

средств и оборудования для их удаления.

Раскисление. Для раскисления используются открытые или закрытые

аэраторы, такие как каскадные, дегазифи-кационные или спрейерные системы. В

процессе раскисления удаляются растворенные в воде углекислый газ,

сероводород, метан и другие газы. Для этой цели можно использовать также

химические методы, реагенты типа сода или едкий натр (NaOH), известковое

молоко, мрамор, доломит и другие натуральные или синтетические раскисляющие

средства.

Удаление железа и марганца. Для удаления из воды железа и марганца

используются как гравитационные, так и напорные фильтры с одним или

несколькими фильтрующими слоями.

Умягчение. Высокая карбонатная жесткость контролируется осаждением с

известковым молоком, реже ионным обменом.

Дезинфекция. Окончательная дезинфекция обработанной воды обычно

осуществляется хлором или хлорсодержащими соединениями, такими как диоксид

хлора. В последнее время для стерилизации воды получили распрост ранение

ультрафиолетовое облучение и озонирование.

Обработка загрязненной воды из подземных источников. Сейчас

подземные источники, используемые для питьевой воды, содержат осадочные

продукты сельскохозяйственных химикатов, пестицидов, поступающих вместе со

стоками с полей, растворителей, хлорированных углеводородов химической

промышленности.

Так, Североуральский бассейн подземных вод, в состав которого входит

Кальинское месторождение, содержит повышенные концентрации нитритов.

Дополнительные методы обработки включают в себя десорбирование, добавку

угольной пудры и/или фильтрацию через слой активированного угля.

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ГРУНТОВЫХ ВОД

Грунтовые воды имеют важное значение для жизнедеятельности всех

живых существ. Они питают подземные и поверхностные источники, используются

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7