Проблемы качества питьевой воды в Российской Федерации и пути их решения
Аннотация
Рассмотрены основные проблемы качества питьевой воды в Российской Федерации, обусловленные множеством факторов. Среди них: неудовлетворительное санитарно-гигиеническое состояние поверхностных и подземных источников питьевого водоснабжения, отсутствие зон санитарной охраны, техногенное загрязнение природных водоемов, изношенность водопроводных и канализационных сетей и др. Для улучшения питьевого водоснабжения населения необходимо: принятие федеральных законов и федеральных целевых программ; совершенствование нормативно-методической базы по гигиене воды и санитарной охране поверхностных и подземных вод; координация деятельности заинтересованных служб и ведомств; внедрение методологии оценки риска для здоровья населения от употребления недоброкачественной питьевой воды; совершенствование системы социально-гигиенического мониторинга.
Экспертами Всемирной организации здравоохранения установлено, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями в соблюдении санитарно-гигиенических норм водопотребления. Несмотря на принимаемые меры, распространенность инфекционных заболеваний, передающихся через воду, чрезвычайно велика. Так, во всем мире страдают малярией 800 млн. человек, трахомой – 500 млн. человек, шистосомозом – 200 млн. человек, гастроэнтеритом – 400 млн. человек. Ежегодно от гастроэнтерита умирает 4 млн. детей и 18 млн. взрослых.
В целом от болезней, связанных с недоброкачественной водой, страдают около 2 млрд. человек. Особенно опасная обстановка складывается в сельских районах, где только треть жителей имеют доступ к безопасным системам водоснабжения и лишь 13% обеспечены канализацией. В США, самой благополучной по обеспеченности водоснабжением стране мира, с 1971 по 1978 г. зарегистрировано 202 эпидемии, охватившие 30 млн. человек.
Россия обладает уникальным потенциалом водных ресурсов (1/5 общемировых запасов питьевой воды), что не только определяет ее особое место в мировом сообществе, но и налагает особую ответственность за использование и охрану воды. Для оценки влияния качества питьевой воды на здоровье населения в 2009 г. проводились исследования на территории всех субъектов Российской Федерации в 15 153 точках (в 2008 г. – в 16 215 точках; в 2007 г. – в 19 885 точках).
В целом по Российской Федерации не соответствует санитарным правилам и нормам более 37% поверхностных и 16,9% подземных источников питьевого водоснабжения, в том числе из-за отсутствия зон санитарной охраны – свыше 32,8 и 13,5% соответственно. Доля проб воды, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, составляет для поверхностных источников питьевого водоснабжения порядка 21,2%, для подземных – около 29%.
Проблема качества воды актуальна для большинства поверхностных водных объектов (рисунок, а). Отдельные участки рек Волги и Оби, Оки, Клязьмы, Камы, Белой, Урала, Северной Двины, Иртыша, Тобола, притоки Терека характеризуются как «грязные» и «очень грязные». В Ленинградской области практически не осталось чистых поверхностных источников водоснабжения. Воды р. Амура в значительной степени загрязнены соединениями меди, свинца, железа, марганца, аммонийным и нитритным азотом.
Аналогичная ситуация и с подземными водами (рисунок, б). Общее количество выявленных участков подземных вод, загрязненных химическими веществами, достигает 6 тыс. единиц, в том числе на территории Приволжского федерального округа – 1968 (33%), Сибирского – 1371 (23%), Южного – 867 (14,5%), Центрального – 799 (13,4%). Загрязненность около 40% участков обусловлена деятельностью промышленных предприятий. Загрязнены также подземные воды в районах добычи и переработки углеводородного сырья (Республика Дагестан, г. Ангарск Иркутской области).
В 2009 г. удельный вес населенных пунктов, обеспеченных доброкачественной питьевой водой, составил 20,9% (в 2008 г. – 24,6%), условно доброкачественной – 17,7% (в 2008 г. – 17,2%), недоброкачественной – 61,4% (в 2008 г. – 58,2%). В 2009 г. только 67,9% населенных пунктов (85,5% населения) обеспечивалось питьевой водой, отвечающей требованиям безопасности.
В настоящее время в Российской Федерации наблюдается дефицит питьевой воды. Это связано с ограниченностью запасов водных ресурсов в некоторых регионах, нерациональным использованием подаваемой питьевой воды, ветхостью и изношенностью водопроводных и канализационных сетей, которые не в состоянии принимать и отводить необходимый объем воды, а также замедлением темпов и сокращением масштабов строительства объектов водоснабжения из-за отсутствия финансирования (Пермский край, Ростовская область, Адыгея). Привозную воду в качестве питьевой используют в Якутии и Калмыкии, в Краснодарском, Ставропольском, Красноярском краях, Иркутской, Омской и Ростовской областях.
По данным Росстата, в 2009 г. доля водопроводов, не соответствующих санитарным нормам и правилам, составила 20,3% (в 2008 г. – 19,4%), в том числе из-за отсутствия зон санитарной охраны – 11,9%, необходимого комплекса очистных сооружений – 7,2%, обеззараживающих установок – 2,8%. В сельских поселениях эксплуатировалось 85,3% от общего числа водопроводов. При этом в 2009 г. удельный вес водопроводов, не соответствующих гигиеническим нормативам, составил 20,4% (в 2008 г. – 19,6%), в том числе из-за отсутствия зон санитарной охраны – 12,4%, необходимого комплекса очистных сооружений – 6,8%, обеззараживающих установок – 2,8%.
Низкое качество питьевой воды по микробиологическим показателям в ряде случаев привело к возникновению вспышек острых кишечных инфекций, которые регистрировались во всех федеральных округах. По данным отраслевого статистического наблюдения (форма № 23 «Сведения о вспышках инфекционных и паразитарных заболеваний»), в 2009 г. в Российской Федерации было зарегистрировано 34 случая вспышки инфекций, связанных с использованием некачественной воды (в 2008 г. – 36), с общим числом пострадавших 1305 человек (в 2008 г. – 1553 чел.). В 2009 г. 27 вспышек инфекций (79,4%) были связаны с употреблением воды централизованного водоснабжения, 1 – из открытого водоема, 6 – с другими водоисточниками.
По данным социально-гигиенического мониторинга, проведенного в 2003–2009 годах, к числу приоритетных веществ, загрязняющих питьевую воду систем централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, отнесены:
алюминий, аммиак, бор, бром, железо, соли кальция и магния, кадмий, марганец и его соединения, мышьяк, нитраты, ПАВ, свинец, сульфаты, формальдегид, фториды, хлориды, хром трехвалентный, цинк, ртуть и др. (за счет поступления из источника водоснабжения);
алюминий, железо, хлор (за счет загрязнения питьевой воды в процессе водоподготовки);
аммиак, железо, хлороформ и другие галогенсодержащие вещества (за счет поступления в питьевую воду в процессе ее транспортировки).
В системе централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения проводятся исследования проб воды на наличие химических веществ (более чем 120), в том числе 1 и 2 классов опасности. Среди них: свинец, тетрахлорметан, трихлорметан, тетрахлорэтан, трихлорбифенил, хром (+6), селен, ртуть, стронций, сурьма, барий, формальдегид, фтор, хлор, хлорбензол, хлорэтан, хром Сr (+3), этилбензол, марганец, бензол, бериллий, дихлорметан, кадмий, мышьяк. Ежегодно питьевую воду централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения, не отвечающую гигиеническим нормативам по содержанию химических веществ, употребляют более 10 млн. человек. На территории 42 субъектов Российской Федерации отмечаются превышения гигиенических нормативов качества воды питьевого водоснабжения.
К территориям «риска» по высокому содержанию (более 5 ПДК) нитритов (по NO2), кадмия, никеля, бора и других химических веществ можно отнести 8 субъектов Российской Федерации: Кемеровскую, Читинскую, Новгородскую, Ленинградскую, Мурманскую, Вологодскую, Кировскую, Курганскую области. На территории 23 субъектов Российской Федерации отмечается загрязнение питьевой воды централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения от 2 до 5 ПДК. Кроме того, остается актуальной проблемой высокое содержание солей металлов в воде хозяйственно-питьевого водоснабжения. Ежегодно по общей жесткости исследуется свыше 80 тыс. проб воды, из них 8% проб не соответствуют гигиеническим нормативам.
Свыше 65% населения Российской Федерации проживает в условиях дефицита йода, что в ряде случаев является причиной развития врожденных аномалий, повышенной перинатальной смертности, снижения умственных способностей у детей и взрослых, глухонемоты. Практически повсеместно имеется недостаток фтора в питьевой воде, что обусловливает заболеваемость кариесом зубов более 60% детей (в Республике Коми и в Оренбургской области до 90–98%). В Мордовии, Ленинградской, Московской, Нижегородской областях и в ряде других субъектов Российской Федерации питьевая вода содержит повышенные концентрации фтор-иона, что способствует развитию флюороза, полиневрита, остеосклеротического изменения костей.
В Забайкалье, отдельных районах Ярославской области, Удмуртии и юго-западных районах Карелии выявлен дефицит селена в воде. Этот факт обусловливает снижение устойчивости организма к развитию заболеваний и приводит к росту сердечно-сосудистой патологии, онкологических заболеваний, снижению иммунной реактивности организма и росту детской смертности. Около 1/3 водопроводов России подают воду с повышенным содержанием железа, что способствует развитию аллергических реакций и болезней крови.
По данным Министерства регионального развития РФ, фактический износ водопроводных сетей составляет около 66%, нуждаются в замене около 200 тыс. км трубопроводов (или 38,2% суммарной длины).Ежегодно заменяются менее 7 тыс. км трубопроводов, или 1,3%, при этом темпы нарастания износа труб составляют 3%. Снижение только на 1% протяженности сетей, подлежащих замене, приводит к сокращению объема потерь воды на 8,2%, числа аварий – на 12,4 тысячи в год. Неудовлетворительное состояние сетей не имеет тенденции к снижению, что приводит к многочисленным аварийным ситуациям (около 200 тысяч в год). Планово-предупредительный ремонт уступил место аварийно-восстановительным работам, затраты на которые в 2 раза выше. Подача воды населению по таким водоводам и отсутствие необходимого комплекса очистных сооружений приводят к тому, что в целом по стране более 17% проб воды из водопроводной сети не соответствуют требованиям по санитарно-химическим показателям и около 6% – по микробиологическим. В ряде субъектов Федерации эти показатели значительно превышают средний уровень.
В этой связи считается наиболее актуальным и обоснованным строительство и реконструкция водопроводных сооружений с использованием современных материалов в соответствии с конкретной обстановкой в городах и населенных пунктах России, а также усовершенствование технологических процессов водоподготовки. Следует отметить, что для каждого региона должна быть своя схема очистки, с учетом природных особенностей источников водоснабжения, включая необходимость доочистки.
Решение проблемы глубокой доочистки водопроводной воды в пунктах ее непосредственного общественного (детские учреждения, больницы, столовые и т. д.) или бытового потребления обусловлено невозможностью быстрого улучшения всей системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также надежного обеспечения населения в достаточном количестве высококачественной бутилированной водой. Последняя задача тесно связана с питанием населения и достаточным обеспечением его биогенными элементами, необходимыми для нормального, физиологически полноценного функционирования организма. Восполнение дефицита биогенных элементов за счет питьевой воды в первую очередь связано с более активным использованием экологически чистых и богатых биогенными солевыми компонентами подземных вод, а также необходимостью модернизации водопроводных станций за счет таких технологий водоподготовки, которые не изменяют солевой состав воды, если он соответствует представлениям оптимального содержания в ней макро- и микроэлементов. Таким образом, за счет питьевой воды можно восполнить до 1/4–1/3 суточной потребности человека в биогенных элементах.
Для улучшения питьевого водоснабжения населения приоритетными направлениями должны быть следующие:
принятие Федерального закона «О питьевом водоснабжении», Технического регламента «О безопасности питьевой воды», Федеральной целевой программы «Обеспечение населения России питьевой водой», Федеральной программы «Чистая вода»;
совершенствование нормативно-методической базы по гигиене воды и санитарной охране поверхностных и подземных вод;
координация деятельности заинтересованных служб и ведомств;
внедрение методологии оценки риска для здоровья населения от употребления недоброкачественной питьевой воды;
совершенствование системы социально-гигиенического мониторинга.
Статья: Революционное решение проблемы питьевого водоснабжения городов
Название: Революционное решение проблемы питьевого водоснабжения городов Раздел: Рефераты по экологии Тип: статья Добавлен 15:27:02 20 июня 2009 Похожие работы Просмотров: 722 Комментариев: 15 Оценило: 4 человек Средний балл: 4.8 Оценка: неизвестно Скачать
1.1 млрд. людей на Земле не имеют доступа к безопасной для здоровья питьевой воде, а 2,4 млрд. не имеют нормальных санитарных условий. 2,2 млн. людей ежегодно умирают от диспепсических заболеваний, таких как холера и дизентерия, причиной которых становится загрязненная вода.
Вода и здоровье
Меня, как участнику конгрессов ЭКВАТЭК и др. аналогичных мероприятий, удивляет, что, не смотря на такую активность в решении насущных вопросах питьевого водоснабжения городов, кардинального технологического прорыва в области качественного питьевого водоснабжения не наблюдается: как и в прошлые годы предлагаются различные варианты зернистых кварцевых фильтров, десяток компаний предлагали бытовые фильтры (на различных синтетических материалах, активированном угле и других сорбентов) с одной и той же конструкцией «труба в трубе», а также активно продвигаются дорогие мембранные технологии. Исходя из этого, вопрос о качестве воды в городском питьевом водопроводе остается технологически на прежнем низком уровне.
По данным ВОЗ вода находится на втором месте по социальной значимости после социальной бедности.
Интересен вывод сделал руководитель Программы ООН по окружающей среде Клаус Тепфер в 2003г: «Без чистой воды не удастся решить проблему бедности». Выходит, что проблема питьевой воды уже стоит на первом месте… Круг замкнулся.
Исходя из этого, не решив технологически — экономически проблему качественного централизованного питьевого водоснабжения населения, никакие национальные законы о питьевой воде, новые нормативы по Сан ПиН не дадут положительных результатов. Под реальные технические возможности надо принимать ведомственные инструкции и государственные законы, т.к. волюнтаристские пожелания не сработают.
Для подготовки питьевой воды используют флокулянты – реагенты способные укрупнять примеси, т. е. уменьшать дисперсность примесей для более эффективной очистки воды на песчаном фильтре. При этом происходит ухудшение воды из – за алюминатов. Для обеззараживания используют повсеместно хлор (первичная и вторичная обработка питьевой воды). Однако при наличии в природной воде поллютантов после хлорирования неизбежно образование хлорорганических соединений (ХОС), время жизни которых исчисляются годами (СlCH2COOH), десятилетиями (СН2Сl2), и даже столетиями (CH3Cl, CCl4), которые могут являться причиной различных, в том числе и канцерогенных заболеваний у населения, употребляющих эту воду. При хлорировании в питьевой воде неизбежно образуются ХОС: хлороформ, четыреххлористый углерод и трихлорэтилен, 1,2 – дихлорэтан, тетрахлорэтилен. Основной вклад (78,4%) в суммарный канцерогенный риск вносят такие галоформные соединения, как хлороформ бромдихлорметан, дибромхлорметан. При применении такой воды, образуется производное хлора — диоксин, который, медленно накапливаясь в организме, как раз разрушает иммунную, эндокринную, репродуктивную и другие функции. Многие употребляют только кипяченую воду. Но оказывается, что при кипячении вредные свойства хлора лишь усиливаются, он переходит в тригалометан – канцерогенное вещество, которое, например, при приеме ванны всасывается внутрь обезжиренной с помощью мыла кожей. Получается, если не заболеешь от инфекций, то заболеешь от канцерогенов.
По докладу ЭКВАТЭК — 2006 (стр. 952) сокращение ожидаемого продолжительности жизни из – за общетоксического риска хронического действия для мужчин составляет 12,5 лет, женщин – 18,8 лет.
Имеет смысл остановиться на тех изменениях, которые происходят с водными организмами при контакте только с хлором. При концентрации хлора 0,5 мг/л окуни и лещи погибают через 7 дней, а плотва – через 1 день: молодь рыб погибает при 0,1 – 0,2 мг/л. Концентрация 0,001 мг/л является токсичной для форели при 10 минутной экспозиции; при 0,08 мг/л 50% взятых в опыт форелей гибнет через 7 суток; при 0,08 – 0,1 мг/л – 100% гибель горбуши через 1-2 суток … Данные можно продолжить, но и на этих фактах понятно, что хлор ничего не сулит хорошего не только человеку, но и рыбам. Об этом ничего не знают руководители театров морских животных, дельфинариев, т.к. не стали бы хлорировать воду в бассейнах.
Населению же ничего не остается, как выбирать между самостоятельной очисткой воды на бытовых фильтрах или покупать бутилированную воду. В бутилированная вода имеет несколько проблем: качество пластиковой тары, масштабная фальсификация предлагаемой воды, повышенное содержание углекислоты и др.
Недостатки бытовых фильтров ярко критикует в выпуске №15 информационном вестнике ЧП «Ивас» весна 2004г. Суслова В.А.
«Но они (бытовые фильтры) имеют недостаток, о котором производители стараются умолчать: невозможность обеспечить постоянное качество очистки. Каждая последующая порция воды чистится всегда хуже предыдущей. И достаточно быстро (особенно на нашей, низкого качества, воде) наступает момент, когда вода, вместо того чтобы чиститься, начинает вымывать из фильтра накопившиеся в нем загрязняющие вещества. При этом определить момент, когда фильтр превращается в загрязнитель (без проведения специальных химических анализов) практически невозможно. Более того, фильтры нередко становятся источниками бактериального заражения воды.
Задержанные фильтром органические загрязняющие вещества являются идеальной питательной средой для различного рода бактерий и вирусов: простояв без работы несколько часов, в нем, как в термостате, может размножаться патогенная микрофлора.
Именно по этим причинам, мы считали использование в быту различных фильтров в какой — то степени самообманом.
Настоящим специалистам, давно занимающимся проблемами не просто очистки воды, а именно очистки питьевой воды, известно, что самым унифицированным, то есть способным очистить воду не только от взвешенных веществ, но и от достаточно широкого спектра неорганических и органических соединений, а также от бактерий и вирусов, является коагуляционный метод очистки воды. Поэтому при выборе метода очистки в бытовых условиях предпочтение было отдано, безусловно, коагуляционному физико-химическому методу.
Изучим эту критику в отношении бытовых фильтров и попытаемся объяснить, в чем тут дело. При формальном подходе к недостаткам эксплуатации бытовых фильтров эта критика справедлива. Да, фильтры могут быть источником бактериального загрязнения. Да, может быть, невозможно обеспечить постоянное качество воды. И все – таки бытовые фильтры стали признанной отраслью промышленности во всем мире, а истина в этом лежит в не компетенции как критиков, так и производителей бытовых фильтров, которые не могут дать им достойный ответ.
Большинство население, приобретающие фильтры, не знают правила их эксплуатации. Кто задумывается, включая фильтр в работу, с какой скоростью идет фильтрация? Кто задумывался о непрерывном времени работы фильтра? Кто ставил перед собой вопрос о периодичности дезинфекции и промывки фильтра? Кто знает о переходных процессах, происходящих в фильтрах? Производители бытовых фильтров делают некорректную рекламу, например, эффективность очистки на AquaFilter (США) по пестицидам 95%. Пестициды находятся в молекулярно – растворимом состоянии с размером фазы от 0,01 мкм и менее, и фильтр с размером пор на порядок превышающие эти размеры их не удержит. Производители фильтра «Барьер» г. Балашиха утверждают в инструкции, что если забился фильтр, а это большое сопротивление воде – встряхните фильтр и производительность восстановиться. Возможно, но как это повлияет на ее эффективность, об этом умалчивают.
Главная задача бытовых фильтров питьевой воды в надежной локализации органических и неорганических примесей, по технической возможности уменьшить бактерицидное загрязнение воды.
О скорости фильтрации. Это главный технологический показатель работы фильтра. Большинство бытовых фильтров производится в форме цилиндра с подачей воды от наружной поверхности во внутрь и последующим выходом. Эта конструкции логически вытекает из расчета прочности фильтра. Эта форма имеет существенный недостаток: внутренняя поверхность меньше наружной на соотношении диаметров их поверхностей. При малом внутреннем диаметре и большой толщиной фильтра эта разница может быть существенна.
Это надо учитывать при эксплуатации фильтра. Унифицированный совет по этому поводу: не имея возможности проконтролировать качество воды после фильтра, работайте на фильтре как можно дольше с минимальной производительностью.
Проведенные мной испытания доказали, что утверждение Сусловой В.А. и ее коллег: «невозможность обеспечить постоянное качество очистки (фильтрацией). Каждая последующая порция воды чистится всегда хуже предыдущей» не соответствует истине. Принимая рекомендации, высказанные выше, бытовые фильтры вполне могут справиться с возложенные на их функции.
В чем некомпетентность Сусловой В.А. Она неверно определила роль коагулянта в области очистки воды. Коагулянт сам по себе не очищает воду, а изменяет ее свойства: химические и физические. В дальнейшем очистка воды идет на уровне отстоя (седиментации). В зависимости от дисперсности примесей, седиментация идет от нескольких минут до несколько месяцев и лет. Не будучи физиком, она не дает показатели по мутности, цветности, дисперсности очищаемых примесей. Утверждение, что после 3 часов обработки коагулянтом любую воду можно пить — это безответственное заявление. Посмотрите, как разделяется очищенная вода от, скажем, грязной – простым гидрозатвором — на глаз четкой физической границы не существует. Исходя из этого, утверждать, что эта установка самая экологически чистая и экономичная нельзя.
Таким образом, логически мы пришли к неутешительному выводу, что проблема качественной воды не разрешима или экономически, или технологически. И это подтверждает приведенная в начале статьи статистика.
Мы живем уже в 21 веке. Наука и производство имеют огромные возможности. Так неужели эта проблема не решаемая? Беру на себя ответственность, что эта проблема мною и моими коллегами решена: теоретически, научными исследованиями на полупромышленной установке на 10 м3/ч, патентами на изобретения, статьями, опубликованные в научных журналах. Вы, наверное, сразу же зададите вопрос: «Где это работает?» Ответ прямой: «Пока нигде». И это не моя вина – это общество ставит изобретателей в такие рамки, при котором ему приходится десятилетиями доказывать свое право на истину. Даже знаменитый психотерапевт В. Кашпировский расписался в своем бессилии, когда его спросили, что он не может, как психотерапевт, был дан прямой однозначный ответ: «Сделать людей умнее». Мы все стали заложниками глупости в этой проблеме. Глупость и бездеятельность, в данном случае, это одно и тоже…Слава Богу, что есть люди, которые готовые бороться и исправить это Дело… Итак, вернемся к техническим проблемам очистных сооружений водопровода.
«Если будем продолжать возводить традиционные очистные сооружения, разоримся! Ведь производство усложняется, очистные сооружения дорожают — никакой государственный бюджет не выдержит. Да и эти сооружения во многих случаях бессильны».
Член – корреспондент АН СССР В.Н. Кунин
Типовые очистные сооружения водопровода городов
В силу сложившихся обстоятельств в настоящее время приняты две схемы очистных сооружений для воды — одноступенчатая и двухступенчатая. По двухступенчатой схеме будущая питьевая вода проходит через отстойник и далее через зернистый фильтр. Перед тем, как вода попадет в отстойник, в нее добавляют химические реагенты (флокулянты) и хлор, после фильтрации — только хлор (вторичное хлорирование). Таким образом, если из крана течет вода с запахом хлора, то все должны знать, что с ведома СЭС, происходит усиленное хлорирование питьевой воды, чтобы убить болезнетворные бактерии и вирусы и одновременно подорвать здоровье населения хлорпроизводными.
При одноступенчатой схеме очистки все происходит аналогично, но в данной схеме отсутствует отстойник — технологический элемент для извлечения из очищаемой воды крупных примесей, которые осаждаются на дно под действием гравитации. Он исключен из схемы по экономическим соображениям для уменьшения капитальных затрат. Таким образом, при одноступенчатой схеме технологическая нагрузка на зернистый фильтр выше и отсюда цикл от одной промывки до второй (фильтроцикл) по времени уменьшается. Как видите, самым основным элементом очистных сооружений водопровода являются зернистые или песчаные фильтры. Знать, как устроены типовые водопроводные очистные сооружения или фильтровальные станции будет интересно. Для примера рассмотрим устройство водопроводных очистных сооружений г. Старый Крым, представленных в нижеприведенных схемах и фотографиях.
Справка по ВОС г. Старый Крым
Проектная производительность – 20 тыс. м3/ сутки, реальная в настоящее время 7 –
Строительство начато — май 1976 г.
Строительство закончено – май 1983г.
Пуско-наладочные работы – начатые 1.4. 1980г., законченные 29.12.1983г.
Общая стоимость выполненных работ 2972, 96 тыс. рублей
Способ очистки — реагентный
Обслуживающий персонал по проекту: начальник ВОС, ст. инженер смены – 3 чел, лаборант – 3 чел, оператор хлораторной – 3 чел, машинист насосной станции 2-го подъема – 3 чел.
Для обеспечения требуемого качества воды принята двухступенчатая схема ее очистки, а именно: коагуляция, осветление и обесцвечивания в осветлителях и фильтрование на скорых фильтрах с последующим обеззараживанием хлором. Для улучшения процесса коагуляции, обеззараживания воды и предотвращения развития микроорганизмов на очистных сооружениях предусмотрено первичное хлорирование с дозой 5 мг/л, вторичное –
1 мг/л. перед осветлителями и после фильтров. Предусматривается возможность подщелачивания воды известью в периоды года с недостаточной щелочностью исходной воды и углевание для улучшения ее вкусовых качеств. Для интенсификации работы сооружений и улучшения процесса коагуляции предусмотрена установка для приготовления и дозирования полиакриламида. Проектом предусмотрено повторное использование воды после промывки фильтров. Днепровская вода из водохранилища по самотечно – сифонным водопроводам поступает на насосную станцию 1 – го подъема Q = 320м3/ ч насосами Д 320/50 – 3 шт. Из насосной станции первого подъема по двум напорным водоводам Ду400 вода поступает на ВОС в смесители вихревого типа, которые представляют собой вертикальную сборную цилиндрическую емкость объемом – 12,5 м3, диаметром 2,5 м, высотой конической части — 3,7 м, цилиндрической – 2,0 м и служит для смешения в них поступающей воды с реагентами.
Смесители вертикальной конструкции с конической нижней частью, где вода освобождается от воздуха и смешивается с хлором, коагулянтом, известью, активным углем. Продолжительность смешивания в смесителях при производительности
20 000 м3/сут – 1,8 минуты. Сбор воды в смесителе производится кольцевым лотком через затопленные отверстия, расположенные по боковой поверхности и днища лотка. Из сборного кольцевого лотка вода поступает совместно с оборотной водой в карман смесителя через удерживающие решетки. В карман смесителя вводится ПАА. Смесители оборудованы для отбора проб переливной трубой Ду250 и линией опорожнения.
Из смесителя вода поступает самотеком по водоводу Ду600 и подается в осветлители с взвешенным осадком, которых на станции 4 шт., из них 3 шт. рабочих, 1 – резервный. Осветлители коридорного типа ж/бетонной конструкции, прямоугольные в плане. Общие их размеры – 10,5 х 9,0 х 5,5 (м). Площадь осветления 55,5 м2, площадь зоны отделения осадка 31,0 м2. Размеры одной рабочей камеры 3,5 х 9,0 х 5,5 (м). Скорость восходящего потока в зоне осветления при работе 4-х осветлителей – 0,75 мм/сек, при работе 3 – х осветлителей – 1,01 мм/сек. При коэффициенте распределения воды между зоной осветления и отделения воды — 0,7 м. Распределение воды в зонах осветления, сбор воды в зоне отделения осадка и выпуск шлама производится перфорированными трубками. Отвод осветленной воды в зонах осветления осуществляется лотками. Труб в рабочих камерах 16 шт. Ду250 с отверстиями Ду20 (всего 34 шт.). Трубы для отвода осветленной воды из шламоуплотнителя Ду200 (8 шт.) с отверстиями Ду20 (всего 28 шт.). Трубы для отвода шлама из шламонакопителя Ду250 – 8 шт., с отверстиями Ду20 (всего 45 шт.). Кроме того, для полного опорожнения осветлителей предусмотрена труба Ду80, которая выведена в сбросной канал. В рабочих камерах осветлителей имеются шламосбросные окна с металлическими козырьками.
Уровень взвешенного осадка в процессе зарядки с помощью сифонных шлангов или специальных пробоотборных трубок. Задвижка на трубопровод, для отвода чистой воды из осадкоуплотнителя во время зарядки осветлителя, должна быть полностью закрыта. Критерием правильно отрегулированной величины отсоса в ходе эксплуатации осветлителя является постоянство, и равенство прозрачности осветленной воды в рабочей части осветлителя и в осадкоуплотнителе. При стабильном уровне контактной среды и требуемой величине отвода уплотненного осадка. После того, как осветлитель полностью заряжен и в осадкоуплотнитель начинает поступать первые порции осадка, задвижку на отсосе постепенно прикрывают, контролируя одновременно уровень взвешенного осадка и прозрачность осветленной воды. Затем отмечают степень открытия задвижки, соответствующую стабильному режиму осветленной воды и с помощью пьезометра фиксируют расход при откачке.
Для очистки воды в блоке фильтровальной станции имеются пять скорых фильтров ж/бетонной конструкции с крупной загрузкой и размерами в плане 6,0 х 6,0 и площадью фильтрации 26,7 м2. Скорость фильтрации при нормальной работе составляет 6,7 м/час, при одном фильтре на промывке – 8,4 м/час, при форсированном режиме – 11,2 м/час. Равномерное распределение воды на фильтрах достигается при помощи водосливных воронок на подающих трубопроводах, выведенных выше уровня воды. Промывка осуществляется от водонапорной башни, высотой 12 м, с баком емкостью 300м3. Расчетная интенсивность промывки – 17 л/сек на 1 м2 площади фильтра. Расход воды на одну промывку – 163 м3. Подача воды в башню принята насосами 8К-18 (Q = (220 – 360) м3/ час, Н= (20,7 – 15)м), установленными в зале осветлителей и фильтров.
Дренажная система расположена в толщине фильтрующей загрузки. Распределение промывной воды в фильтре производится по центральному каналу и дырчатым трубам. Ду100, количество труб с одной стороны центрального канала – 18 шт. Расстояние между трубами в осях 310 мм, а от крайних труб и стенки – 365 мм. Отверстия в трубах просверлены шахматном порядке под углом 45º к вертикальной плоскости д10, шаг отверстий 190 мм. Количество отверстий в трубе – 24 шт., сбор и удаление промывной воды производится желобами в отводящий центральный канал по трубопроводу Ду600 в резервуар оборотной воды емкостью 500 м3.Из резервуара оборотной воды насосами возвращается в голову сооружения, а осадок сбрасывается в отстойник, промышленную канализацию.
Для загрузки фильтров №3 и №5 применен щебень фракций:
1 слой 40 – 80мм = 300 мм – 40,5 м3 = 81 т
2 слой 16 — 32 мм = 250 мм – 33,75 м3 = 67,7 т
3 слой 8 — 16мм = 100 мм – 13,5 м3 = 27 т
4 слой 4 — 8мм = 100 мм – 13,5 м3 = 27т
5 слой 2 — 4мм = 50 мм — 6,75 м3 = 13,5 т
и калиброванный кварцевый песок диаметром (0,9 – 1,8) мм высотой 1,6м — 202,5 м3 =
Гранулометрический состав песка в % :
В период обследования проведен анализ загрузки материала и определен гранулометрический состав песка. Выделены рекомендации по рассеву загрузочного материала. Вода фильтруется через слой песка и через дренажные трубы отводится в коллектор чистой воды. Затем направляется в два резервуара чистой воды (РЧВ) вместимостью по 2000 м3 каждый. По пути вводится хлор для вторичного хлорирования. Из РЧВ насосами насосной станции 2-го подъема Д200-95 (n = 2920 об/мин, N = 75 кВт, Q = 200м3/ час) – 4 шт. и 4К-6А (n = 2920 об/мин, N = 45 кВт, Q = 85 м3/ час) – 4 шт. вода подается на юго-восточную группу населенных пунктов, а насосами 8К-12 — 2шт. на северную группу населенных пунктов. Оптимальные дозы коагулянта устанавливаются лабораторией в процессе эксплуатации, путем пробного хлорирования и коагулирования воды. Доза хлора установлена из расчета 0,2 – 0,5 мг/л в конце осветлителя и 0,1 – 0,3 мг/л после фильтрации. Доза хлора в РЧВ устанавливается по согласованию с райСЭС и может колебаться от 0,3 до 1,5 мг/л с таким расчетом, чтобы в точках водозабора был остаточный хлор 0,3 – 0,5 мг/л. Эксплуатация фильтров, а также приготовление и дозирование растворов осуществляется согласно инструкциям по эксплуатации.
Как видно из вышеприведенных сведений скорость фильтрации при эксплуатации данных очистных сооружений находится в пределах научных рекомендаций: «С использованием реагентов фильтрование осуществляло скоростью 5 – 12 м/ч и более, а без реагентов – 0,1 -0,3 м/ч (медленное фильтрование)». [стр. 44, 9] На данных очистных сооружениях фильтрование через слой песка идет сверху вниз, а промывка идет в обратном направлении снизу – вверх. Что представляют из себя эти промывные воды видно на фото – высокомутная с реагентами вода большой интенсивностью потока. Эта вода может отравить реку, озеро. Однако, на это не обращают внимание экологи и СЭС.
Данным очистные сооружениям возраст 25 лет и они основательно изношены: нет денег завести новый кварцевый песок, обновить насосное и другое оборудование. Качество очистки из – за отсутствия мелких фракций песка плохое. В период интенсивных дождей очистные сооружения иногда по неделям не работают… Кстати, дожди и снеготаяние есть бич для всех очистных сооружений водопровода.
Необходимо отметить, что загрязнение поверхностных вод возрастает. И это уже замечает профессор В. А. Петросов «В условиях техногенных загрязнений водных ресурсов – источников водообеспечения населения, действующие составы сооружений водопроводов уже не способны поддерживать качество воды, необходимое для продолжительной жизни человека». [1].
«Предстоит создавать отечественные технологии по производству специальных мембранных фильтров для водоснабжения, способных работать на очень низком давлении. Это будет большим достижением в решении ряда проблем, в том числе и для удаления из вод токсичных органических загрязнений».
Профессор В. А. Петросов [1]
Решение проблем очистных сооружений водопровода
Из обсуждения вышерассмотренных проблем создается впечатление, что необходимо что-то менять, для того, чтобы получать питьевую воду не из бутылок или бытовых фильтров. И все-таки есть ли выход из данной ситуации? Данную проблему мы обсудили на страницах журнала ВАКа [8]. Не было ни одного серьезного возражения по данной статье. В продолжение работы над данной проблемой были сделаны научные исследования по фильтрации на Запорожской АЭС, ВОС г. Старый Крым. Результаты данных исследований будут опубликованы в следующей статье, т. к. содержит большой раздел технической информации. В ходе проведенных исследований мы нашли то, что искали – ответ как должны быть реконструированы типовые очистные сооружения водопровода. Для этого приводим фотографии из данных исследований.
На данном рисунке фильтрующий модуль будущего фильтра. Обратите внимание на прозрачность воды и его зеркало воды над слоем фильтрующего материала – абсолютное спокойствие! А это притом, что скорость фильтрации была до 100 м/ч. Проведенные исследования ответили на те вопросы, которые не могли быть получены теоретически: эффективность, скорость фильтрации, условия прочности фильтрующего материала, возможности регенерации. На нижеприведенных рисунках, без комментарий, (они будут приведены в другой статье) показаны как выглядели фильтропласты. Кстати, они выполняются по ТУ У 16512587.002-2001 и сертифицированы на питьевую воду. Просим обратить внимание, что со стороны рабочей поверхности фильтры покрыты слоем глины, когда с другой стороны совершенно чистые.
На данном рисунке показаны исследования фильтропластов на разрыв под давлением фильтрации, чтобы при их дальнейшей промышленной эксплуатации это не происходило.
Проектное решение заключалось в том, чтобы, убрав полностью загрузку зернистого фильтра и разбив на определенный уровень существующие перегородки внутри, сделать монтаж по месту полипропиленовый фильтр нашей конструкции с площадками, лестницами и емкостями для обеззараживания. В качестве антисептика мы предлагаем пергидроль – перекись водорода. Фильтрование предлагается на полислоях фильтропластов, на последнем слое 0,3 мкм будут задерживаться все взвешенные вещества и все микробы, т. к. размер этих загрязнений меньше, чем размеры этих веществ. При этом вода будет сохранять свой природный солевой состав, что не изменит ее привычный вкус для населения.
Место врезки подающей трубы на полипропиленовый фильтр.
Монтажное решение: тройник Ду400 необходимо демонтировать, развернуть на угол 30 º от горизонтали в сторону корпусов песчаных фильтров, монтаж в новом положении. В дальнейшем необходимо приварить трубу Ду400, необходимой длины, к ответному фланцу Ду400, смонтированном на тройнике, между стенкой фильтра и первой правой трубой (см. фото), изготовить и установить подпорную стойку, чтобы разгрузить на нее вертикальную нагрузку веса трубы Ду 400 с водой. В дальнейшем привариваются отводы, вертикальная труба и т.д..
Трубы для подачи, отвода и промывки и песчаных фильтров. Одна из них будет использована в предстоящей реконструкции.
Данная реконструкция позволит полностью обеспечить питьевой водой г. Старый Крым в не зависимости от погодных условий. Для работы этого фильтра не нужны насосы – гидростатическое давление воды между плотиной и фильтром 18 м вполне обеспечит его работу. Разработанный данный эскизный проект реконструкции на полипропиленовый фильтр с размерами 4 x 2 x 4 (м) для очистных сооружений водопровода г. Старый Крым примерно будет стоить около 100 тыс. долларов. Западный аналог по нашим данным стоит 1 млн. 200 тыс. долларов (по ценам 2005 г).
Рабочий проект этой и аналогичной реконструкции от города до малого поселка на любую производительность может выполнить ведущий институт по коммунальным объектам КРП «КРЫМКОММУНПРОЕКТ» (директор ЗАЙЦЕВ Владимир Александрович, заслуженный строитель Украины, cleanwater@inbox.ru).
1. Использовать производственное помещение от одной секции зернистого фильтра для установки и обвязки предлагаемого фильтра с номинальной производительность 400 м3/ч необходимо лишь одно технологическое условие — подпор воды на фильтр не менее 10 м.
2. Возможность создавать различные конструкции фильтров с производительностью от 10 до 1000 м3 /ч в одной секции фильтра – системы. Одно из преимуществ данных фильтров — их можно сделать передвижными на случай чрезвычайных ситуаций, т. к. металлоконструкции можно смонтировать в течение нескольких часов.
3.Исходя из их повышенной производительности (в четыре раза выше по сравнению с песчаным фильтром) на той же производственной площади, можно насчитать срок окупаемости затрат на реконструкцию одной секции фильтра.
4. По нашим данным, проблема переоборудования песчаных зернистых фильтров на фильтры с новыми фильтрующими материалами с наименьшими затратами очень остро стоит во всем мире, и альтернативы, по техническим и экономическим показателям, нашему изобретению в мире пока нет.
5. Отпадает необходимость во флокуляции очищаемой воды, т.е. не нужно подавать реагенты перед фильтром.
6. Экономия в 6% и более питьевой воды на промывку фильтра.
7. Экономия электроэнергии для промывки фильтра.
8.Улучшается экология от воздействия промывных вод на водные объекты.
9. На порядок улучшится эффективность работы фильтрующей станции.
10. Отпадает физически необходимость в хлорировании воды, что скажется на здоровье населения и долговечности водопроводных стальных труб.
11. Исходя из уменьшения производственно-эксплуатационных затрат фильтрующей станции, водопроводное хозяйство станет более рентабельным, и отпадает необходимость пересмотра тарифов на питьевую воду в сторону увеличения.
12. Реконструкцию песчаных фильтров можно провести в течение 2 – 3 месяцев.
Как видим, что качественно изменяются очистные сооружения водопровода. Поэтому во втором разделе специально очень подробно дана на эту тему информация. как устроены типовые ВОС г. Старый Крым и им аналогичные объекты как в странах СНГ и мира [6]… Разорвать этот порочный круг очень не просто, и это отмечается в первом разделе. Таким образом, предлагаемое решение по праву можно назвать революционным по экономическим, технологическим и психологическим факторам.
Газета «Вода – жизнь», Харьков, 2003г.
Вода питьевая. ГОСТ 2874 — 82.
СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. -136
Ткань фильтровальная. Технические условия. ТУ У 16512587. 2001-2000 (вводятся впервые). Дата введения с 01.06.2001г без ограничения срока действия.
Кедров В. С, Пальгунов П.П., Сомов М.А. Водоснабжение и канализация. — М.: Стройиздат, 1984.
Шевелев Ф.А., Орлов Г.А. Водоснабжение больших городов зарубежных стран. — М.: Стройиздат, 1987.
Материалы Международного Конгресса ЭТЭВК-2003 – 2008.
Демков А.И. Технологические и экономические проблемы очистных сооружений водопровода. Вестник международного славянского университета. Серия «Технические науки» т.VI 2003 № 2
9. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. М.: Высш.шк., 1987. – 479 с.
10. Демков А.И. Применение синтетических материалов для глубокой очистке сточных вод фильтрованием. Зб. наук. пр. /УкрНДIЕП. – Х.: Факт, 2004.-306 с.
11. Цебренко М.В. Бактерицидные тонковолокнистые фильтрующие материалы и фильтры на их основе/ М. Цебренко, Н. Резанова, И.Цебренко, М. Майборода// Сборник трудов IX международной научно – технической конференции 11 — 15 июня 2001г. Щелкино АР Крым. – С 629 – 634.
Экспертами Всемирной организации здравоохранения установлено, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями в соблюдении санитарно-гигиенических норм водопотребления. Несмотря на принимаемые меры, распространенность инфекционных заболеваний, передающихся через воду, чрезвычайно велика. Так, во всем мире страдают малярией 800 млн. человек, трахомой – 500 млн. человек, шистосомозом – 200 млн. человек, гастроэнтеритом – 400 млн. человек. Ежегодно от гастроэнтерита умирает 4 млн. детей и 18 млн. взрослых.
