Помощь студентам в учебе
Проблемы и перспективы очистки питьевой воды в городе Бийске Алтайского края
|
Введение 3
Глава 1. Значение воды и методы ее очистки 6
Глава 2. Общая характеристика МУП «Водоканал» 22
Глава 3. Основные загрязнения воды и методы их удаления 32
Заключение 42
Библиографический список (список информационных источников) 47
Глава 1. Значение воды и методы ее очистки 6
Глава 2. Общая характеристика МУП «Водоканал» 22
Глава 3. Основные загрязнения воды и методы их удаления 32
Заключение 42
Библиографический список (список информационных источников) 47
От чистоты водоемов, рек, озер, морей зависит многообразие животного и растительного водного мира, и как следствие благосостояние нации и развитие экономики страны в целом. Когда мы говорим о сточных водах, то часто не задумываемся о масштабах этой проблемы. Сточные воды, являясь одним из активнейших загрязнителей окружающей среды, поражают биоценоз не только водоемов, но и близлежащих к ним территорий. Поэтому, нарушая биоценоз водного мира, мы нарушаем биогеоценоз в целом. Вода - одна из составляющих абиотических факторов любого биогеоценоза.
Говоря о сточных водах, следует упомянуть и об острой проблеме нарастающего дефицита пресной воды. Загрязнение водохранилищ, рек, озер - прямой источник возникновения инфекционных кишечно-полостных заболеваний, некоторые из которых могут носить тяжелый характер. Это говорит о возможности снижения качества жизни населения.
Рассматривая сточные воды как одного из огромнейших по своим масштабам и сильнейших по своей интенсивности антропогенных воздействий, нам следует обратить внимание на эффективность методов очистки водоемов, а в условиях рыночной экономики на издержки, понесенные в процессе их очистки. Вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и др. населённы мест. Одним из решений данной проблемы является разработка малоотходных технологий производства и создание замкнутых систем водопользования.
Проблема чистой воды с каждым годом становится наиболее актуальной: так например, ученые предполагают, что в ближайшие 30 лет таяние ледников (одни из основных запасов пресной воды на Земле) приведет к сильным колебаниям в уровне многих крупных рек, таких как Брахмапутра, Ганг, Хуанхэ, что поставит полтора миллиарда жителей Юго-Восточной Азии под угрозу нехватки питьевой воды. При этом уже сейчас расход воды, например, из реки Хуанхэ настолько велик, что она периодически не достигает моря .
Для того чтобы избежать водного кризиса, разрабатываются новые технологии очистки и дезинфекции воды, её опреснения, а также методы её повторного использования. Однако помимо научных изысканий необходимы действенные методы организации контроля над водными ресурсами стран: к сожалению, в большинстве государств использованием и планированием водных ресурсов занимается несколько организаций (так, в США этим заняты более двадцати разных федеральных агентств). В частности, Марк Шеннон (Mark Shannon) и его коллеги из университета Иллинойса в Эрбане- Шампейн (США) провели обзор новых научных разработок и систем нового поколения в следующих областях: дезинфекции воды и удаления патогенов без использования избыточного количества химических реагентов и образования токсичных побочных продуктов; обнаружение и удаление загрязняющих веществ в низкой концентрации; повторное использование воды, а также опреснение морской и воды из внутренних водоемов. Что немаловажно, эти технологии должны быть относительно недорогими и пригодными к использованию в развивающихся странах [39].
Вместе с тем над подобными разработками работали еще в советском союзе, но в связи с возникшими экономическими и политическими проблемами в 90-х данными разработками достаточно длительное время не занимались. И лишь с 2005 года отечественные ученые вновь вернулись к данному вопросу. Основной причиной разработки водных очистных сооружений является достаточно большая концентрация железа, марганца и др. веществ. Не исключением является и Алтайский край. Вместе с тем на территории Республики Алтай вода качественно отличается и имеет меньшую жесткость [40, 41].
Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена ежегодным увеличением потребления воды и сокращением доступной питьевой воды.
Целью выпускной квалификационной работы является изучение состава природной воды поставляемой в город Бийск и методы ее очистки.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Изучить значение воды и методы ее очистки;
2. Дать общую характеристику деятельности МУП «Водоканал»;
3. Изучить влияние примесей воды на здоровье людей;
4. Основные загрязнения воды и методы их удаления.
Предметом исследования является МУП «Водоканал».
Объект исследования является очистка загрязненной воды.
Говоря о сточных водах, следует упомянуть и об острой проблеме нарастающего дефицита пресной воды. Загрязнение водохранилищ, рек, озер - прямой источник возникновения инфекционных кишечно-полостных заболеваний, некоторые из которых могут носить тяжелый характер. Это говорит о возможности снижения качества жизни населения.
Рассматривая сточные воды как одного из огромнейших по своим масштабам и сильнейших по своей интенсивности антропогенных воздействий, нам следует обратить внимание на эффективность методов очистки водоемов, а в условиях рыночной экономики на издержки, понесенные в процессе их очистки. Вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и др. населённы мест. Одним из решений данной проблемы является разработка малоотходных технологий производства и создание замкнутых систем водопользования.
Проблема чистой воды с каждым годом становится наиболее актуальной: так например, ученые предполагают, что в ближайшие 30 лет таяние ледников (одни из основных запасов пресной воды на Земле) приведет к сильным колебаниям в уровне многих крупных рек, таких как Брахмапутра, Ганг, Хуанхэ, что поставит полтора миллиарда жителей Юго-Восточной Азии под угрозу нехватки питьевой воды. При этом уже сейчас расход воды, например, из реки Хуанхэ настолько велик, что она периодически не достигает моря .
Для того чтобы избежать водного кризиса, разрабатываются новые технологии очистки и дезинфекции воды, её опреснения, а также методы её повторного использования. Однако помимо научных изысканий необходимы действенные методы организации контроля над водными ресурсами стран: к сожалению, в большинстве государств использованием и планированием водных ресурсов занимается несколько организаций (так, в США этим заняты более двадцати разных федеральных агентств). В частности, Марк Шеннон (Mark Shannon) и его коллеги из университета Иллинойса в Эрбане- Шампейн (США) провели обзор новых научных разработок и систем нового поколения в следующих областях: дезинфекции воды и удаления патогенов без использования избыточного количества химических реагентов и образования токсичных побочных продуктов; обнаружение и удаление загрязняющих веществ в низкой концентрации; повторное использование воды, а также опреснение морской и воды из внутренних водоемов. Что немаловажно, эти технологии должны быть относительно недорогими и пригодными к использованию в развивающихся странах [39].
Вместе с тем над подобными разработками работали еще в советском союзе, но в связи с возникшими экономическими и политическими проблемами в 90-х данными разработками достаточно длительное время не занимались. И лишь с 2005 года отечественные ученые вновь вернулись к данному вопросу. Основной причиной разработки водных очистных сооружений является достаточно большая концентрация железа, марганца и др. веществ. Не исключением является и Алтайский край. Вместе с тем на территории Республики Алтай вода качественно отличается и имеет меньшую жесткость [40, 41].
Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена ежегодным увеличением потребления воды и сокращением доступной питьевой воды.
Целью выпускной квалификационной работы является изучение состава природной воды поставляемой в город Бийск и методы ее очистки.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Изучить значение воды и методы ее очистки;
2. Дать общую характеристику деятельности МУП «Водоканал»;
3. Изучить влияние примесей воды на здоровье людей;
4. Основные загрязнения воды и методы их удаления.
Предметом исследования является МУП «Водоканал».
Объект исследования является очистка загрязненной воды.
Для жителей нашей планеты вода в первую очередь является ресурсом, поскольку без чистой питьевой воды человечество обречено на вымирание, но при этом доступность её с годами становится все более проблематичной. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в настоящее время 1,2 млрд. человек не имеют её в необходимом количестве, миллионы людей умирают ежегодно от болезней, вызванных растворенными в воде веществами.
Для того чтобы избежать водного кризиса, разрабатываются новые технологии очистки и дезинфекции воды, её опреснения, а также методы её повторного использования.
Новые эффективные методы дезинфекции должны состоять из нескольких барьеров: удаление с помощью физико-химических реакций и обезвреживание с помощью ультрафиолета и химических реагентов.
В настоящее время органические вредные вещества в воде стараются посредством реакций превратить в безобидные азот, углекислый газ и воду. Серьезные анионные загрязнители, такие как нитраты и перхлораты, удаляют с помощью ионообменных смол и обратного осмоса, а токсичные рассолы сливают в хранилища.
МУП «Водоканал» 5-ю лицензиями на различные виды деятельности:
1. Пользование участками недр для целей геологического изучения и добычи подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения населения или технологического обеспечения водой объектов промышленности;
2. Пользование участками недр для целей геологического изучения и добычи подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения населения или технологического обеспечения водой объектов промышленности.
3. Эксплуатация взрывоопасных производственных объектов, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси с кислородом воздуха или друг с другом (горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, пылеобразующие вещества), вещества, способные к самопроизвольному разложению со взрывом, за исключением объектов, предназначенных для осуществления розничной торговли бензином и дизельным топливом
4. Деятельность в области использования возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных (за исключением случая, если указанная деятельность осуществляется в медицинских целях) и генно-инженерно-модифицированных организмов III и IV степеней потенциальной опасности, осуществляемая в замкнутых системах
5. Медицинская деятельность (за исключением указанной деятельности, осуществляемой медицинскими организациями и другими организациями, входящими в частную систему здравоохранения, на территории инновационного центра "Сколково")
6. Деятельность по сбору, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов I - IV классов опасности.
Полная сумма денежных средств, полученная предприятием от реализации оказанных услуг, за последние пять полных лет не стабильна, колебания составили до 93%, такое колебание может быть связано с изменением стоимость тарифов.
Несмотря на монополию и высокую востребованность предоставляемых организацией услуг (холодное и горячее водоснабжение) МУП «Водоканал» в городе Бийске, судя по официальным данным, является убыточным. Такое положение может быть связано с высокой степенью аварийности водоснабжающих систем города, на ремонт которой идет основная часть прибыли.
Недостаток кальция в организме чреват заболеваниями опорно-двигательной системы, недостаток магния провоцирует инфаркт. И поэтому питьевая вода должна содержать в достаточном количестве данные соли жесткости.
Согласно государственному отраслевому стандарту (ГОСТ 2874-82) "Вода питьевая" жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л.
Согласно требованиям стандарта качество предоставляемой воды может быть согласовано с контролирующей организацией. Получается, что можно не очищать воду, а просто согласовать ее качество. Исходя из технических характеристик жесткость воды, в 7 мг-экв/л является максимальным показателем жесткости воды с минимальной степенью образования известкового налета на трубах водоснабжения. В тоже время мягкая вода обладает высокими коррозионными свойствами. Так например жесткая вода добывается в Поволжье и Северном Кавказе, а мягкая в Санкт- Петербурга. Кроме того, вода может быть мягкой, но с достаточно большим содержанием железа (железистая вода). В связи с использованием новых материалов при создании или ремонте водных сетей (пластик, металлопластик и др.) степень коррозии воды не имеет значения, поскольку новые материалы ей вообще не подвержены. Вместе с тем из жесткой карбонатной воды можно достаточно легко получить мягкую посредством ее кипячения. Но при этом образуется осадок карбонат кальция с выделением углекислого газа. Этот процесс мы можем наблюдать при кипячении воды в чайнике. В промышленности термический способ применяют при наличии дарового тепла. Реагентные методы наиболее распространены на станциях муниципальной водоподготовки и сводятся к переводу солей кальция в нерастворимые соединения, выпадающие в осадок. В зависимости от состава воды прибавляют соду, гашеную известь или и то, и другое. Вода умягчается и попутно освобождается от мутных взвесей. Неудобства и недостатки способа следующие: большой объем твердых отходов, необходимость точной дозации химикатов и специально оборудованные склады для их хранения.
Для контроля качества питьевой воды регулярно проводится отбор проб воды лабораториями МУП г Бийска «Водоканал» и ТО «Роспотребнадзора». Результаты бактериологического и химического анализов Водозабора №1, основного поставщика питьевой воды для населения города, соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4-1074-01 «Питьевая вода. Контроль качества.».
Основными загрязнителями воды в г. Бийске являются железо и марганец, а также мутность добываемой воды. Кроме того, МУП «Водоканал» производит очистку сточных вод посредством системы обезжелезивания VW PRO 40 (40 кубов в час).
Опасность употребления воды с повышенным содержанием марганца
При значениях марганца выше 0,1 мг/л потребление такой воды вредит здоровью.
Большая концентрация марганца в воде может способствовать нарушению работы центральной нервной системы. Тяжёлый металл забивает канальцы нервных клеток, вследствие чего снижается проводимость нервного импульса. Результатом этого являются: снижение быстроты реакции, работоспособности, головокружение, судороги и депрессия. Постоянное употребление воды с превышенным содержанием марганца приводит к заболеваниям сердечно-сосудистой системы и разрушению скелета человека. Особенно опасны отравления марганцем во время беременности, т.к. он напрямую влияет на развитие плода и интеллект будущего ребёнка.
В отличие от железа марганец удалить из воды намного сложнее. Очень часто при очистке воды, содержащей одновременно и железо, и марганец, можно наблюдать типичную картину: в воде после аэрации и фильтрования содержание железа снизилось до 0,05 мг/л и ниже, а содержание марганца осталось прежним или упало незначительно - на 10¬15% от исходной величины, оставаясь выше ПДК. Если железо сравнительно легко окисляется кислородом воздуха и образует хорошо фильтруемый осадок гидроокиси железа при рН от 6,8 и выше, то с марганцем дело обстоит иначе. Для окисления кислородом растворимого в воде марганца (II) до марганца (IV), образующего осадок нерастворимого диоксида MnO2, требуется либо повышение уровня рН до 9 и выше, либо окислитель более сильный, чем кислород, либо комбинация того и другого. Поэтому практически все известные способы эффективного удаления марганца из воды предполагают использование реагентов - щелочи, извести, сильных окислителей - хлора и его производных, перманганата калия, перекиси водорода, озона или специальных окислительных загрузок для фильтров (требующих для регенерации опять-таки сильных окислителей) [2]. Это усложняет состав оборудования для очистки воды от марганца и повышает эксплуатационные расходы потребителей.
Для того чтобы избежать водного кризиса, разрабатываются новые технологии очистки и дезинфекции воды, её опреснения, а также методы её повторного использования.
Новые эффективные методы дезинфекции должны состоять из нескольких барьеров: удаление с помощью физико-химических реакций и обезвреживание с помощью ультрафиолета и химических реагентов.
В настоящее время органические вредные вещества в воде стараются посредством реакций превратить в безобидные азот, углекислый газ и воду. Серьезные анионные загрязнители, такие как нитраты и перхлораты, удаляют с помощью ионообменных смол и обратного осмоса, а токсичные рассолы сливают в хранилища.
МУП «Водоканал» 5-ю лицензиями на различные виды деятельности:
1. Пользование участками недр для целей геологического изучения и добычи подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения населения или технологического обеспечения водой объектов промышленности;
2. Пользование участками недр для целей геологического изучения и добычи подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения населения или технологического обеспечения водой объектов промышленности.
3. Эксплуатация взрывоопасных производственных объектов, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси с кислородом воздуха или друг с другом (горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, пылеобразующие вещества), вещества, способные к самопроизвольному разложению со взрывом, за исключением объектов, предназначенных для осуществления розничной торговли бензином и дизельным топливом
4. Деятельность в области использования возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных (за исключением случая, если указанная деятельность осуществляется в медицинских целях) и генно-инженерно-модифицированных организмов III и IV степеней потенциальной опасности, осуществляемая в замкнутых системах
5. Медицинская деятельность (за исключением указанной деятельности, осуществляемой медицинскими организациями и другими организациями, входящими в частную систему здравоохранения, на территории инновационного центра "Сколково")
6. Деятельность по сбору, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов I - IV классов опасности.
Полная сумма денежных средств, полученная предприятием от реализации оказанных услуг, за последние пять полных лет не стабильна, колебания составили до 93%, такое колебание может быть связано с изменением стоимость тарифов.
Несмотря на монополию и высокую востребованность предоставляемых организацией услуг (холодное и горячее водоснабжение) МУП «Водоканал» в городе Бийске, судя по официальным данным, является убыточным. Такое положение может быть связано с высокой степенью аварийности водоснабжающих систем города, на ремонт которой идет основная часть прибыли.
Недостаток кальция в организме чреват заболеваниями опорно-двигательной системы, недостаток магния провоцирует инфаркт. И поэтому питьевая вода должна содержать в достаточном количестве данные соли жесткости.
Согласно государственному отраслевому стандарту (ГОСТ 2874-82) "Вода питьевая" жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л.
Согласно требованиям стандарта качество предоставляемой воды может быть согласовано с контролирующей организацией. Получается, что можно не очищать воду, а просто согласовать ее качество. Исходя из технических характеристик жесткость воды, в 7 мг-экв/л является максимальным показателем жесткости воды с минимальной степенью образования известкового налета на трубах водоснабжения. В тоже время мягкая вода обладает высокими коррозионными свойствами. Так например жесткая вода добывается в Поволжье и Северном Кавказе, а мягкая в Санкт- Петербурга. Кроме того, вода может быть мягкой, но с достаточно большим содержанием железа (железистая вода). В связи с использованием новых материалов при создании или ремонте водных сетей (пластик, металлопластик и др.) степень коррозии воды не имеет значения, поскольку новые материалы ей вообще не подвержены. Вместе с тем из жесткой карбонатной воды можно достаточно легко получить мягкую посредством ее кипячения. Но при этом образуется осадок карбонат кальция с выделением углекислого газа. Этот процесс мы можем наблюдать при кипячении воды в чайнике. В промышленности термический способ применяют при наличии дарового тепла. Реагентные методы наиболее распространены на станциях муниципальной водоподготовки и сводятся к переводу солей кальция в нерастворимые соединения, выпадающие в осадок. В зависимости от состава воды прибавляют соду, гашеную известь или и то, и другое. Вода умягчается и попутно освобождается от мутных взвесей. Неудобства и недостатки способа следующие: большой объем твердых отходов, необходимость точной дозации химикатов и специально оборудованные склады для их хранения.
Для контроля качества питьевой воды регулярно проводится отбор проб воды лабораториями МУП г Бийска «Водоканал» и ТО «Роспотребнадзора». Результаты бактериологического и химического анализов Водозабора №1, основного поставщика питьевой воды для населения города, соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4-1074-01 «Питьевая вода. Контроль качества.».
Основными загрязнителями воды в г. Бийске являются железо и марганец, а также мутность добываемой воды. Кроме того, МУП «Водоканал» производит очистку сточных вод посредством системы обезжелезивания VW PRO 40 (40 кубов в час).
Опасность употребления воды с повышенным содержанием марганца
При значениях марганца выше 0,1 мг/л потребление такой воды вредит здоровью.
Большая концентрация марганца в воде может способствовать нарушению работы центральной нервной системы. Тяжёлый металл забивает канальцы нервных клеток, вследствие чего снижается проводимость нервного импульса. Результатом этого являются: снижение быстроты реакции, работоспособности, головокружение, судороги и депрессия. Постоянное употребление воды с превышенным содержанием марганца приводит к заболеваниям сердечно-сосудистой системы и разрушению скелета человека. Особенно опасны отравления марганцем во время беременности, т.к. он напрямую влияет на развитие плода и интеллект будущего ребёнка.
В отличие от железа марганец удалить из воды намного сложнее. Очень часто при очистке воды, содержащей одновременно и железо, и марганец, можно наблюдать типичную картину: в воде после аэрации и фильтрования содержание железа снизилось до 0,05 мг/л и ниже, а содержание марганца осталось прежним или упало незначительно - на 10¬15% от исходной величины, оставаясь выше ПДК. Если железо сравнительно легко окисляется кислородом воздуха и образует хорошо фильтруемый осадок гидроокиси железа при рН от 6,8 и выше, то с марганцем дело обстоит иначе. Для окисления кислородом растворимого в воде марганца (II) до марганца (IV), образующего осадок нерастворимого диоксида MnO2, требуется либо повышение уровня рН до 9 и выше, либо окислитель более сильный, чем кислород, либо комбинация того и другого. Поэтому практически все известные способы эффективного удаления марганца из воды предполагают использование реагентов - щелочи, извести, сильных окислителей - хлора и его производных, перманганата калия, перекиси водорода, озона или специальных окислительных загрузок для фильтров (требующих для регенерации опять-таки сильных окислителей) [2]. Это усложняет состав оборудования для очистки воды от марганца и повышает эксплуатационные расходы потребителей.