Введение 3
Глава 1. Физико-географическая характеристика бассейна реки
Барнаулки 8
1.1 Геоморфология и рельеф 8
1.2 Гидрография 10
1.3 Гидрология и гидрохимия 15
1.4 Климат 18
1.5 Почвы и растительность 21
Глава 2. Источники загрязнения реки Барнаулки 29
2.1 Классификация и состав сточных вод 29
2.2 Экологическое состояние и хозяйственное использование 32
2.3 Оценка качества воды и средние концентрации основных
загрязняющих веществ в реке Барнаулке ( 2018 год) 34
Глава 3. Современные способы очистки сточных вод
(на примере реки Барнаулки Алтайского края) 37
3.1 Способы очистки сточных вод 37
3.2 Виды локальных очистных сооружений 38
3.3 Ливневые очистные сооружения на базе блочно-модульных станций
ЛОС 45
Заключение 50
Список использованной литературы и источников 53
Приложения
Подотрасль очистки сточных вод возникла в России в конце XIX — начале XX века практически одновременно с системами канализации. Представления о том, почему и до какой степени надо чистить сточные воды поселений, в последние 120 лет неоднократно изменялись. Всегда в его основе лежало представление о необходимости защиты водных объектов от загрязнения, однако цели и направления этой защиты последовательно расширялись по мере углубления знаний о процессах в водных объектах и о составе сточных вод.
Изначально, преследовалась в основном цель защиты источника питьевого водоснабжения, поэтому в начале развития отрасли, во второй половине XIX века, под загрязнениями подразумевали оседающие органические вещества, для удаления которых были разработаны отстойники различных конструкций, затем, с начала XX века, также и органические загрязнения. Практически сразу универсальным методом их удаления стала биологическая очистка (так называемая вторичная, после первичной — в отстойниках), которая, начав развиваться как метод естественной очистки (поля фильтрации, биопруды), быстро трансформировалась в искусственный процесс. Технологии очистки в аэротанках (с помощью активного ила — неприкрепленного сообщества микроорганизмов) и в биофильтрах (с помощью прикрепленной биопленки) были разработаны практически одновременно. Однако вначале преимущественное развитие (особенно в СССР) получали щебеночные биофильтры как более простые сооружения, не требующие специального оборудования (воздуходувных агрегатов и аэраторов). На уровне вплоть до малых и небольших ОС ГВС эти сооружения были преимущественно распространены вплоть до 1970-х годов и на сегодняшний день эксплуатируются на десятках (оценочно — до 200) объектах.
Во второй половине XX века подотрасль начала развиваться и как природоохранная, а не только санитарная. В 1960-1970-е годы на фоне массового строительства водохранилищ была осознана проблема негативного влияния на водные объекты азота и фосфора (так называемых биогенных элементов). Это привело к бурному развитию технологий, направленных на их удаление, а затем к промышленному внедрению этих методов.
Одновременно с развитием методов очистки сточных вод возникла задача обработки осадка. В первые десятилетия развития подотрасли она решалась использованием иловых площадок, затем, с ростом масштабов очистных сооружений, возникла необходимость в более быстром и эффективном сокращении объема осадка, что привело к созданию аппаратов механического обезвоживания. Нестабильные свойства осадка, склонность к быстрому загниванию потребовали развития методов стабилизации (обеспечения стабильности осадка при хранении и использовании). Стремление уменьшить объемы удаляемого осадка привело к развитию технологий термической обработки (сушка, сжигание и др.).
За рубежом в последние годы основное направление совершенствования ОС ЦСВ в настоящее время находится не в экстенсивной (повышение качества очистки и расширение перечня гарантированно удаляемых загрязнений), а в интенсивной плоскости и прежде всего заключается во внедрении технологий, направленных на энерго- и ресурсоэффективность. Происходит кардинальная смена парадигмы ОС ЦСВ — с переходом от задачи очистки (уничтожения загрязнений) к задаче рекуперации всех компонентов сточных вод, при сохранении эффективности очистки. Прежде всего, этот подход направлен на энергетическую сферу, на использование веществ, выделенных из сточных вод, для получения энергии. По ряду причин, главная из которых отсутствие мер по стимулированию альтернативной энергетики, а также из-за обилия нерешенных задач в части очистки сточных вод, данное направление модернизации ОС ЦСВ в России практически не развивается.
Начиная с 70-х годов XX века активно изучается проблема тяжелых металлов, затем токсичных органических веществ, однако в основном применительно к осадкам сточных вод, где могут накапливаться эти вещества, выделяемые в процессе очистки.
Результатом этих исследований явились как технологические, так и административные решения в этой сфере. Применительно к сточным водам поселений не были разработаны и не применяются специфические технические решения для дополнительного снижения концентраций тяжелых металлов и специфических органических соединений.
В XXI веке большое внимание уделяется воздействию гормональных и лекарственных препаратов на высшие водные организмы и (через попадание в водозаборы) на организм человека. Однако эти исследования пока что не получили технологического развития применительно к сточным водам поселений. Проблема поверхностных сточных вод в разных странах решалась по-разному. В Европе исторически развивалась общесплавная система водоотведения со сбором всех видов сточных вод в одну систему. Это также было связано с тем, что в XIX веке в Европе решалась только задача отведения сточных вод из города и защиты источников питьевого водоснабжения (путем сброса сточных вод ниже по течению).
В России, где строительство систем канализации началось существенно позднее, были приняты во внимание недостатки общесплавных систем (существенно большие диаметры коллекторной сети, гораздо более неравномерная нагрузка на очистные сооружения и др.), и развитие пошло по пути создания раздельных и полураздельных систем водоотведения. В первую очередь создавались системы отведения городских сточных вод и сразу — сооружения их очистки.
Проблема очистки поверхностных сточных вод до начала 1970-х годов игнорировалась. Общая тенденция развития водоохранной деятельности в нашей стране была направлена преимущественно на сокращение сброса загрязняющих веществ с ГСВ, тогда как ПСВ, образующиеся на территории поселений, относили к категории условно чистых, и их влияние на качество воды водных объектов практически не учитывалось.
Основной задачей считалось их отведение во избежание подтопления пониженных территорий жилой застройки и предприятий. Строительство централизованных систем дождевой (ливневой) канализации предусматривалось преимущественно в крупных и средних городах. Выпуск ПСВ в водные объекты проводился без очистки и запрещался на участках водоемов, специально отведенных для отдыха населения.
Первые нормативные требования на строительство очистных сооружений для поверхностного стока были сформулированы только в 1975 году в Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (в этой редакции не действуют на настоящий момент). С этого момента началось массовое проектирование и строительство сооружений по очистке поверхностных сточных вод.
Однако на сегодняшний день очистке подвергается не более 10 % годового объема поверхностного стока, организованно отводимого с территории поселений. Наиболее развита система отведения и очистки поверхностного стока в г. Москве, однако и там существующие очистные сооружения принимают поверхностный сток с 35 % канализованной территории города.
Технологические задачи очистки поверхностных сточных вод последовательно развивались от удаления плавающих веществ к очистке от взвешенных и органических загрязнений, прежде всего нефтепродуктов.
Актуальность работы. В настоящее время на территории России практически нет водных объектов, не затронутых хозяйственной деятельностью человека, качество воды в которых соответствовало бы нормативным требованиям. В связи с этим, современная инженерная наука и практика различают следующие задачи, решаемые подотраслью очистки городских сточных вод, обеспеченные специально разработанными технологиями и методами расчета: удаление грубодисперсных примесей, песка, плавающих веществ; удаление органических загрязнений (без выделения индивидуальных веществ); удаление соединений азота и фосфора; обеззараживание очищенных вод; обработка осадков сточных вод с целью получения побочной продукции (биогаза, органического удобрения, почвогрунта, рекультиванта и т. п.) или практически неопасного или малоопасного отхода, предназначенного для размещения в окружающей среде. Нерешенность одной или нескольких из этих задач формирует экологические проблемы.
Объект исследования - река Барнаулка
Предмет исследования - современные способы очистки сточных вод.
Цель работы - заключается в исследовании и выявлении наиболее эффективных способов и технологий очистки сточных вод для реки Барнаулки.
Задачи исследования.
- дать физико-географическую характеристику объекта и территории исследования (река Барнаулка)
- определить источники загрязнения водного объекта (река Барнаулка)
- выявить наиболее эффективные и современные способы очистки сточных вод для объекта исследования (река Барнаулка)
Методы исследования: сравнительно-географический, пространственно-временной, эколого-географический, статистический, картографический, метод дистанционных наблюдений, метод эколого-географического моделирования и прогноза.
Цель исследования в данной работе заключалась в выявлении наиболее эффективных способов очистки сточных вод для реки Барнаулки.
В результате исследования были сделаны следующие выводы.
1. река Барнаулка испытывает значительное антропогенное воздействие как в пределах Барнаула, так и выше его. На её берегах в черте города расположен ряд предприятий и промышленных производств, на большинстве которых отсутствует ливневая канализация, и сточные воды с поверхности почвы стекают непосредственно в реку. Хозяйственная деятельность человека оказывает сильное влияние на ландшафты бассейна с начала XVIII века. Сосновый лес многократно подвергался вырубкам для нужд демидовских заводов. Только в Егорьевском заказнике, большая часть которого расположена в крайней юго-западной части бассейна р. Барнаулки, в той или иной степени сохраняются боровые ландшафты.
Степные водораздельные пространства Барнаулки практически полностью распаханы. Нераспаханные площади представляют собой участки степи размерами нескольких десятков гектаров вокруг солёных озёр, солончаков и в местах, недоступных для сельскохозяйственных работ. Почти повсеместно ведётся интенсивный выпас скота. Практически все притоки пересыпаны непроточными плотинами Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе. На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия.
2. класс качества воды в реке Барнаулке продолжает оцениваться как «грязная». При проведении комплексной оценки выявляются критические показатели загрязненности.
Для р. Барнаулка (г. Барнаул) средняя концентрация, как и в предыдущие годы, превышает уровень 10 ПДК, сохраняет тенденцию роста - в 2018 г. достигла 15,2 ПДК.
Общий анализ результатов мониторинга качества поверхностных вод позволяет сделать вывод о том, что при планировании деятельности, проведении водоохранных мероприятий необходимо обращать особое внимание на вещества, которые вносят значительный вклад в загрязнение поверхностных сточных вод реки Барнаулки: железо общее, нефтепродукты, фенолы летучие, ХПК, аммонийный и нитритный азот.
3. станции ЛОС предназначены для очистки поверхностных сточных вод от следующих видов загрязнений: твердые взвешенные частицы; нефтепродукты, химические реагенты, канцерогенные вещества, биологические загрязнения .
Станции ЛОС созданы для локальной очистки поверхностных (ливневых) сточных вод, образующиеся на территории населенных пунктов и промышленных предприятий до стабильно высоких показателей, предъявляемых к выпуску в рыбо-хозяйственные водоемы первой категории.
Производительность очистных сооружений варьируется от 5 до 40 л/с., в зависимости от концентраций и режима поступления исходных сточных вод, а также модификации. Могут применяются как в южных, так и в северных регионах.
Преимущества станций очистки ЛОС:
- станции ЛОС выпускаются с производства уже укомплектованные всем необходимым оборудованием. Сточные воды могут приниматься на очистку после монтажа и подключения к инженерным сетям.
- надежность и работоспособность системы при обслуживании или ремонте отдельных узлов обеспечивает «горячий резерв» всего технологического оборудования.
- станции не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала даже в базовом комплекте автоматизации, все оборудование работает в автоматическом режиме.
- конструктивная особенность станции позволяет осуществлять перенос очистных сооружений на новое место работы при необходимости.
4. выбор наиболее подходящего эффективного способа очистки сточных происходит в зависимости от вида содержащихся в стоках загрязнителей, далее выбирается тип ЛОС или совокупность методов очистки. Для реки Барнаулки наиболее качественная очистка возможна путем совмещения и компоновки следующих разновидностей автономных очистных сооружений:
- кстановки локальных очистных сооружений глубокой очистки — они способны эффективно очищать стоки при помощи активных биологических, химических, физических или совместных процессов. Это самый надежный и качественный вариант автономной канализации, не требующих больших вложений при эксплуатации.
- Габионные очистные сооружения— используются для очистки ливневых, поверхностных и промышленных стоков. Включают комплекс мероприятий:
- механическую очистку от плавающего мусора;
- извлечение песка и грубодисперсных компонентов;
- задержание нефтесодержащих эмульсий и мелкодисперсных примесей.
- ливневые очистные сооружения на базе блочно-модульных станций ЛОС. Станции ЛОС предназначены для очистки поверхностных (ливневых) сточных вод от следующих видов загрязнений: твердые взвешенные частицы; нефтепродукты, химические реагенты, канцерогенные вещества, биологические загрязнения, образующиеся на территории населенных пунктов и промышленных предприятиях, до стабильно высоких показателей, предъявляемых к выпуску в рыбо-хозяйственные водоемы первой категории.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
