Разработка системы очистки питьевых и сточных вод для базы отдыха поселка Кутузовское Ленинградской области
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ЭКСПЛУАТАЦИЯ АРТЕЗИАНСКИХ ВОД ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ 5
1.1 Условия залегания и состав природных вод 5
1.2 Водоснабжение 9
1.3 Инженерные изыскания при выборе источника хозяйственно-питьевого
водоснабжения 9
1.4 Система водоснабжения загородных территорий 12
1.5 Устройство водопроводных сетей 13
1.6 Водоснабжение путем добычи из скважины 14
1.7 Причины выхода скважин из строя 15
1.8 Зоны санитарной охраны подземных источников водоснабжения и водозаборных
сооружений 16
1.9 Методика отбора проб 18
1.10 Методики определения исследуемых показателей 22
2 УЛУЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД С УЧЕТОМ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ .... 35
2.1 Методы очистки воды для питьевых нужд 35
2.1.1 Коагулирование 36
2.1.2 Обеззараживание 37
2.1.3 Дезодорация воды 39
2.1.4 Обезжелезивание 41
2.1.5 Умягчение 42
2.1.6 Опреснение и обессоливание 43
2.2 Методы очистки сточных вод 44
2.2.1 Механическая очистка сточных вод 47
2.2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод 50
2.2.3 Биологические методы очистки сточных вод 50
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ ДЛЯ ПИТЬЕВЫХ НУЖД 54
3.1 Характеристика объекта исследования 54
3.2 Гидрогеологические условия 55
3.3 Устройство скважины 57
3.4 Разработка систем очистки в соответствии с анализом отобранных проб 57
3.4.1 Оценка качества артезианских вод базы отдыха поселка Кутузовское 57
3.4.2 Сравнительный анализ артезианских вод, отобранных из скважины поселка
Кутузовское за 2019 - 2022 годы по органолептическим показателям 58
3.4.3 Сравнительный анализ артезианских вод, отобранных из скважины поселка
Кутузовское за 2019 - 2022 годы по гидрохимическим показателям 61
3.4.4 Оценка качества артезианских вод из скважины базы отдыха поселка Кутузовское
по микробиологическим показателям за 2019-2022 года 67
3.5 Расчет водопотребления базы отдыха поселка Кутузовское 68
3.6 Разработка системы очистки артезианской скважины поселка Кутузовское для
питьевых нужд и выбор методов 75
3.7 Рекомендации по установке необходимых компонентов в систему очистки сточных
вод базы отдыха поселка Кутузовское 83
3.8 Мероприятия по улучшению качества работы систем водоснабжения базы отдыха поселка Кутузовское 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ 95
1 ЭКСПЛУАТАЦИЯ АРТЕЗИАНСКИХ ВОД ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ 5
1.1 Условия залегания и состав природных вод 5
1.2 Водоснабжение 9
1.3 Инженерные изыскания при выборе источника хозяйственно-питьевого
водоснабжения 9
1.4 Система водоснабжения загородных территорий 12
1.5 Устройство водопроводных сетей 13
1.6 Водоснабжение путем добычи из скважины 14
1.7 Причины выхода скважин из строя 15
1.8 Зоны санитарной охраны подземных источников водоснабжения и водозаборных
сооружений 16
1.9 Методика отбора проб 18
1.10 Методики определения исследуемых показателей 22
2 УЛУЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД С УЧЕТОМ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ .... 35
2.1 Методы очистки воды для питьевых нужд 35
2.1.1 Коагулирование 36
2.1.2 Обеззараживание 37
2.1.3 Дезодорация воды 39
2.1.4 Обезжелезивание 41
2.1.5 Умягчение 42
2.1.6 Опреснение и обессоливание 43
2.2 Методы очистки сточных вод 44
2.2.1 Механическая очистка сточных вод 47
2.2.2 Физико-химические методы очистки сточных вод 50
2.2.3 Биологические методы очистки сточных вод 50
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ ДЛЯ ПИТЬЕВЫХ НУЖД 54
3.1 Характеристика объекта исследования 54
3.2 Гидрогеологические условия 55
3.3 Устройство скважины 57
3.4 Разработка систем очистки в соответствии с анализом отобранных проб 57
3.4.1 Оценка качества артезианских вод базы отдыха поселка Кутузовское 57
3.4.2 Сравнительный анализ артезианских вод, отобранных из скважины поселка
Кутузовское за 2019 - 2022 годы по органолептическим показателям 58
3.4.3 Сравнительный анализ артезианских вод, отобранных из скважины поселка
Кутузовское за 2019 - 2022 годы по гидрохимическим показателям 61
3.4.4 Оценка качества артезианских вод из скважины базы отдыха поселка Кутузовское
по микробиологическим показателям за 2019-2022 года 67
3.5 Расчет водопотребления базы отдыха поселка Кутузовское 68
3.6 Разработка системы очистки артезианской скважины поселка Кутузовское для
питьевых нужд и выбор методов 75
3.7 Рекомендации по установке необходимых компонентов в систему очистки сточных
вод базы отдыха поселка Кутузовское 83
3.8 Мероприятия по улучшению качества работы систем водоснабжения базы отдыха поселка Кутузовское 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ 95
Актуальность. Артезианские воды менее других подвержены попаданию загрязняющих веществ с земной поверхности во многом благодаря характеру залегания, ввиду расположения их между двумя водоупорными слоями. По причине высокой санитарной надежности артезианскую воду можно назвать наиболее пригодной для питьевых нужд.
При планировании строительства баз отдыха, оздоровительных комплексов или санаториев возникает вопрос о выборе источника водоснабжения. Для базы отдыха поселка Кутузовское таким источником стала артезианская скважина, удобно расположенная на территории. В данном случае система водоснабжения является локальной, и вода идет не только на хозяйственно-бытовые нужды, но и на питьевые. Поэтому крайне важно контролировать качество воды посредством регулярного отбора проб и последующего анализа. В случае превышения установленных нормативов необходимо проведение соответствующих мероприятий. Очистка питьевых и хозяйственно-бытовых вод должна соответствовать всем установленным правилам и нормам для того, чтобы предотвратить негативное воздействие как на окружающую среду, так и на самого человека.
В 2021 году артезианская скважина базы отдыха Плодового сельского поселения близ поселка Кутузовское была законсервирована, поэтому в этот год анализов качества воды не проводилось. Поскольку ввод в эксплуатацию базы отдыха намечен на 2025 год, то поэтому уже сейчас возникла необходимость производить химический анализ и оценку качества артезианских вод данной скважины с учетом прежних данных до консервации. В соответствии с полученными результатами будет разработала система очистки, благодаря которой отдыхающие в будущем смогут получать для питьевых нужд качественную воду.
Объект исследования: База отдыха, находящаяся в Ленинградской области, Приозерского района, поселка Плодовое (вблизи поселка Кутузовское).
Целью работы является разработка системы очистки питьевых вод и определение наиболее важных компонентов системы сточных вод базы отдыха Плодового сельского поселения близ поселка Кутузовское.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Рассмотреть теоретические основы формирования и состава артезианских вод, а также особенности их применения в системе водоснабжения;
2. Изучить сведения об объекте исследования, рассчитать объемы водопотребления для питьевых и технических нужд;
3. Провести сравнительный анализ качества артезианских вод по органолептическим, гидрохимическим и микробиологическим показателям;
4. Разработать систему очистки воды до питьевых нужд, определить какие компоненты системы очистки сточных вод потребуются на базе отдыха;
5. Обозначить необходимые мероприятия по улучшению качества добываемых вод.
Практическая значимость работы заключается в том, что результаты исследования будут использованы для улучшения качества воды базы отдыха поселка Кутузовское путем создания системы очистки воды с учетом определения расхода воды и дебита скважины. Также будут определены основные компоненты для системы очистки сточных вод, что упростит дальнейшую их разработку на базе отдыха.
Апробация исследования. Результаты, которые были получены в результате работы над диссертацией, представлялись на конкурсе грантов 2022 года для студентов вузов, расположенных на территории Санкт-Петербурга по направлению конкурса «Науки о земле».
При планировании строительства баз отдыха, оздоровительных комплексов или санаториев возникает вопрос о выборе источника водоснабжения. Для базы отдыха поселка Кутузовское таким источником стала артезианская скважина, удобно расположенная на территории. В данном случае система водоснабжения является локальной, и вода идет не только на хозяйственно-бытовые нужды, но и на питьевые. Поэтому крайне важно контролировать качество воды посредством регулярного отбора проб и последующего анализа. В случае превышения установленных нормативов необходимо проведение соответствующих мероприятий. Очистка питьевых и хозяйственно-бытовых вод должна соответствовать всем установленным правилам и нормам для того, чтобы предотвратить негативное воздействие как на окружающую среду, так и на самого человека.
В 2021 году артезианская скважина базы отдыха Плодового сельского поселения близ поселка Кутузовское была законсервирована, поэтому в этот год анализов качества воды не проводилось. Поскольку ввод в эксплуатацию базы отдыха намечен на 2025 год, то поэтому уже сейчас возникла необходимость производить химический анализ и оценку качества артезианских вод данной скважины с учетом прежних данных до консервации. В соответствии с полученными результатами будет разработала система очистки, благодаря которой отдыхающие в будущем смогут получать для питьевых нужд качественную воду.
Объект исследования: База отдыха, находящаяся в Ленинградской области, Приозерского района, поселка Плодовое (вблизи поселка Кутузовское).
Целью работы является разработка системы очистки питьевых вод и определение наиболее важных компонентов системы сточных вод базы отдыха Плодового сельского поселения близ поселка Кутузовское.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Рассмотреть теоретические основы формирования и состава артезианских вод, а также особенности их применения в системе водоснабжения;
2. Изучить сведения об объекте исследования, рассчитать объемы водопотребления для питьевых и технических нужд;
3. Провести сравнительный анализ качества артезианских вод по органолептическим, гидрохимическим и микробиологическим показателям;
4. Разработать систему очистки воды до питьевых нужд, определить какие компоненты системы очистки сточных вод потребуются на базе отдыха;
5. Обозначить необходимые мероприятия по улучшению качества добываемых вод.
Практическая значимость работы заключается в том, что результаты исследования будут использованы для улучшения качества воды базы отдыха поселка Кутузовское путем создания системы очистки воды с учетом определения расхода воды и дебита скважины. Также будут определены основные компоненты для системы очистки сточных вод, что упростит дальнейшую их разработку на базе отдыха.
Апробация исследования. Результаты, которые были получены в результате работы над диссертацией, представлялись на конкурсе грантов 2022 года для студентов вузов, расположенных на территории Санкт-Петербурга по направлению конкурса «Науки о земле».
В результате написания диссертационной работы была разработана система очистки воды из артезианской скважины базы отдыха поселка Кутузовское, а также определены необходимые компоненты будущей системы очистки сточных вод, что станет фундаментом в дальнейшей работе над модернизацией систем водоснабжения данной территории.
ВЫВОДЫ
1. Были изучены теоретические основы формирования, химического состава артезианских вод и применение скважин в системах нецентрализованного водоснабжения, что позволила сформировать понимание поэтапной организации работ.
2. Для определения пригодности воды из артезианской скважины для питьевых целей был проведен сравнительный анализ по органолептическим, гидрохимическим и микробиологическим показателям на основании методик и нормативов отбора и анализа проб. В виду того, что база отдыха находится на стадии строительства, анализ был взят только из артезианской скважины. Лабораторное исследование проводилось в 2022 году в мае, июле и сентябре, более ранние сведения были взяты из личной документации заказчика. При решении данной задачи было определено, что вода не соответствует требованиям Постановления Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.01.2021 г. №2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21»;
3. Был произведен расчет баланса водопотребления и водоотведения. Так удалось выявить суточный расход воды для водопотребителей и водоотведение, значение составило 83,5 м3сутки, на полив зеленых насаждений при максимальном суточном водопользовании уходит 6,3 м3/сутки;
4. Разработана система очистки питьевых вод с учетом выявленных превышений. В систему включены как основные компоненты аэрационная колонна с компрессором, фильтр обезжелезивания безреагентного типа, фильтр умягчения, где в качестве ионообменной смолы выбран катионит КУ-2-8Чс в виду стоимости и способности к обессоливанию, заключительным этапом в основной части очистки служит сорбционно - осветлительный фильтр, где в качестве загрузки выбран активированный уголь. Для очистки сточных вод в качестве рекомендации предложена нитрификация в системе аэрации, предусмотрен отвод избыточного активного ила в систему обезвоживания, а также утилизации остатка;
5. Обозначены необходимые мероприятия для стабильной работы как систем очистки воды, так и водоснабжения базы отдыха.
ВЫВОДЫ
1. Были изучены теоретические основы формирования, химического состава артезианских вод и применение скважин в системах нецентрализованного водоснабжения, что позволила сформировать понимание поэтапной организации работ.
2. Для определения пригодности воды из артезианской скважины для питьевых целей был проведен сравнительный анализ по органолептическим, гидрохимическим и микробиологическим показателям на основании методик и нормативов отбора и анализа проб. В виду того, что база отдыха находится на стадии строительства, анализ был взят только из артезианской скважины. Лабораторное исследование проводилось в 2022 году в мае, июле и сентябре, более ранние сведения были взяты из личной документации заказчика. При решении данной задачи было определено, что вода не соответствует требованиям Постановления Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.01.2021 г. №2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21»;
3. Был произведен расчет баланса водопотребления и водоотведения. Так удалось выявить суточный расход воды для водопотребителей и водоотведение, значение составило 83,5 м3сутки, на полив зеленых насаждений при максимальном суточном водопользовании уходит 6,3 м3/сутки;
4. Разработана система очистки питьевых вод с учетом выявленных превышений. В систему включены как основные компоненты аэрационная колонна с компрессором, фильтр обезжелезивания безреагентного типа, фильтр умягчения, где в качестве ионообменной смолы выбран катионит КУ-2-8Чс в виду стоимости и способности к обессоливанию, заключительным этапом в основной части очистки служит сорбционно - осветлительный фильтр, где в качестве загрузки выбран активированный уголь. Для очистки сточных вод в качестве рекомендации предложена нитрификация в системе аэрации, предусмотрен отвод избыточного активного ила в систему обезвоживания, а также утилизации остатка;
5. Обозначены необходимые мероприятия для стабильной работы как систем очистки воды, так и водоснабжения базы отдыха.