Как уже отмечалось, эффективность работыкамер хлопьеобразования может быть повышена за счет использования механическихмешалок. Вопросы практического применения предлагаемых конструкций и решенийдолжны быть проработаны с точки зрения технологических и технико-экономическихпоказателей для каждой водоочистной станции.
В современной практике очистки все болееширокое применение находят тонкослойные отстойные сооружения. Использованиеметода тонкослойного осаждения позволяет эффективно осветлять воду прискоростях потока, достигающих 1,6 - 2,0 мм/с, что в 2 - 2,5 раза выше, чем втрадиционных отстойниках и осветлителях.
Один изпримеров оборудования тонкослойными элементами горизонтального отстойника совстроенной камерой хлопьеобразования представлен на рис. 5.
Рис. 5. Тонкослойныйгоризонтальный отстойник с тонкослойно-эжекционной камерой хлопьеобразования:
1 - подача исходной воды; 2 - сборосветленной воды; 3 - отвод осветленной воды; 4 - тонкослойныеотстойные блоки; 5 - отвод осадка; 6 - тонкослойныехлопьеобразующие блоки; 7 - продольные низконапорные рециркуляторы; 8- сборный карман
Однако при этомнеобходимо учитывать, что эффективность тонкослойного осаждения определяется нетолько процессами, происходящими в тонкослойных элементах, но и такимифакторами, как качество подготовки хлопьев, поступающих на осаждение,равномерность сбора и распределения воды, надежность системы удаления осадка.Поэтому при проведении работ по оборудованию тонкослойными блоками отстойникови осветлителей необходимо предусмотреть способы по повышению эффективностипроцессов хлопьеобразования, увеличению количества сборных лотков с цельюповышения коэффициента объемного использования сооружений.
Кроме того,необходимо учитывать, что тонкослойными блоками могут быть оборудованы толькоте отстойники, в которых осуществляется эффективное и своевременное удалениеосадка, так как его накопление под тонкослойными блоками приводит к резкомуухудшению качества отстоенной воды.
Таким образом,необходим комплексный подход к решению всех технологических процессов,связанных с хлопьеобразованием, осаждением, удалением осадка, а такжегидравлическим режимом работы отстойных сооружений.
В России до настоящего времени тонкослойныеотстойники имели небольшое применение. Основной причиной этого являлосьотсутствие серийного выпуска тонкослойных элементов и блоков из них.
В настоящеевремя предлагаются к использованию сотоблоки из полиэтиленовых пленок и изрулонного материала ПВХ, которые характеризуются требуемой прочностью иобладают необходимой физико-химической и бактериологической стойкостью идолговечностью.
НИИ КВОВ разработана технология изготовлениясотовой конструкции из полиэтиленовой пленки, что позволяет осуществлять выпусксотоблоков любого размера в зависимости от параметров отстойного сооружения.При изготовлении сотоблоков полиэтиленовая пленка сваривается в такойпоследовательности, чтобы обеспечить его наибольшую пространственнуюустойчивость и возможность растягивать на рамы только в четырех крайних ячейках(рис. 6).Длина тонкослойных элементов принята до 1,5 м, а угол наклона к горизонтудолжен составлять 70 - 75°.
Многолетние испытанияработы тонкослойных сооружений на ряде водопроводных станций подтвердиливысокую эффективность метода осаждения взвеси в слоях небольшой высоты.Разработанная конструкция блоков проста при монтаже, надежна и долговечна приэксплуатации.
В настоящеевремя разработана технология сварки и организован промышленный выпусксотоблоков указанной выше конструкции из полиэтиленовой пленки для различныхтипов сооружений.
Рис.6. Тонкослойный сотоблок из полиэтиленовой пленки:
а - общий вид; б - в сложенном виде при транспортировке;
1 - тонкослойный блокиз полиэтиленовой пленки; 2 - стержни для растяжения сотоблока
ГУП «Институт МосводоканалНИИпроект» разработан тонкослойныймодуль сотового типа с самонесущей способностью (рис. 7). Из рулонного материала ПВХмарки П-74 толщиной 0,4 - 0,5 мм изготовляются профильные листы, из которых уженепосредственно на станции производят сотоблоки с помощью контактной сварки.Для этой сварки разработан и изготовлен специальный аппарат. Полученные врезультате сотоблоки обладают самонесущей способностью.
Производительностьоборудования составляет 20 сотоблоков в сутки. Площадь для размещения установкиравна 1,7 м2.
Тонкослойные элементы можно также использовать для обезвоживания иуплотнения осадка. С этой целью тонкослойные модули устанавливают вшламоуплотнителях осветлителей ниже шламоприемных окон. Оборудованиешламоуплотнителей тонкослойными блоками создает хорошие гидродинамическиеусловия для гравитационного уплотнения и обезвоживания осадка, что позволяетувеличить период его накопления, уменьшить количество сбрасываемой с ним воды.
Для интенсификации процессов очистки воды в осветлителях совзвешенным осадком может быть использован метод рециркуляции осадка, предложенныйСибНИИ АКХ (рис. 8). Применение осветлителей-рециркуляторовпозволяет повысить производительность сооружений на 30 - 60 %.
Рис.7. Тонкослойные модули сотового типа из рулонного материала ПВХ
Рис.8. Осветлитель-рециркулятор:
1 - рабочая камера; 2 - смеситель; 3- камера хлопьеобразования; 4 - направляющий аппарат; 5 -распределительная трубка; 6 - осадкоуплотнитель; 7 - лоток; 8- окна; 9 - защитный козырек; 10 - слой взвешенного осадка; 11- трубы для перепускания взвешенного осадка; 12 - трубы для выпускауплотненного осадка; 13 - патрубок; 14 - сопло
За счетрециркуляции осадка одновременно существенно повышается барьерная рольсооружений первой ступени очистки в отношении планктона, составляя (взависимости от вида планктона) 90 ÷ 100 %.
Кроме того,рециркуляция осадка позволяет без ухудшения качества очистки утилизироватьпромывные воды фильтровальных сооружений путем их равномерного перекачивания изрезервуара-усреднителя в головной узел водоочистной станции.
Для улучшенияработы действующих скорых фильтров рекомендуется:
Восстановить проектную высоту и крупностьзерен фильтрующей загрузки на всех фильтрах, так как в результате многолетней эксплуатациивесьма часто скорые фильтры имеют недостаточную высоту зернистого фильтрующегослоя, состоящего из зерен повышенной крупности. Эксплуатация подобных скорыхфильтров вызывает не только снижение эффективности очистки воды, но и ухудшениеих промывки вследствие слабого расширения фильтрующего слоя при промывках иплохого удаления отмываемых загрязнений из надфильтрового пространства, что в свою очередьприводит к накоплению слоя отложений на поверхности фильтрующей загрузки,увеличению темпа прироста потери напора и снижению продолжительностифильтроцикла.
Повысить (по возможности) однородность зерен фильтрующей загрузки.Действующим СНиП разрешено применение для загрузки скорых фильтров зернистыхфильтрующих материалов с коэффициентом неоднородности более 2. Вместе с тем дляскорых фильтров желательно применение более однородных зернистых материалов.Это позволяет повысить эффективность промывки и снижает расход промывной воды.В настоящее время ряд предприятий («Волгоградский карьер», гора «Хрустальная»)выпускают высококачественный однородный фильтрующий материал с коэффициентомнеоднородности 1,5 - 1,6 при крупности зерен в пределах 0,63 ÷ 1,25 мм.Данный зернистый материал может эффективно использоваться в скорых фильтрах свысотой слоя, равной (0,7 - 0,8) ÷ (1,2 - 1,3) м.
Использовать для загрузки фильтров различные фильтрующие материалы, разрешенныек применению Минздравом России, с более развитой, чем у песка, поверхностью:дробленый керамзит, шунгизит, гранодиорит, вулканические шлаки и многие другие.Это позволит интенсифицировать работу фильтровальных сооружений, уменьшитьдефицит в кварцевом песке за счет использования местных материалов изначительно сократить транспортные расходы по их доставке на объект. Применениезернистых фильтрующих материалов с развитой поверхностью зерен позволяетповысить производительность фильтровальных сооружений на 30 - 50 % безпроведения реконструкции фильтров.
Представляют интерес используемые в последние годы на многихводопроводных станциях распределительные системы фильтров, изготовленные издырчатых полиэтиленовых труб с фильтрующим слоем из полиэтилена. Осуществленпромышленный выпуск указанных фильтрующих элементов.
Для повышения грязеемкости фильтрующей загрузки, улучшениякачества очищенной воды и стабилизации работы фильтров целесообразно рассмотретьвозможность осуществления контактной коагуляции на фильтрах с введениемкоагулянта и ПАА перед фильтрами, особенно в зимний период, когда отстойники иосветлители со взвешенным осадком работают неэффективно. При реализации этогометода целесообразно устройство двухслойной загрузки фильтров; в качествеверхнего слоя можно использовать керамзит, антрацит и другие пористые материалыкрупностью 1 - 5 мм при высоте 0,4 - 0,5 м и общей высоте фильтрующего слоя до1,8 м.
В целях исключения смещения гравийных слоев и ихперемешивания с песчаной загрузкой, что обычно приводит к нарушению стабильнойэксплуатации фильтров, следует использовать различные конструкциибезгравийных дренажных систем. К ним, прежде всего, относятся: колпачковыйдренаж (колпачки полиэтиленовые, из нержавеющей стали и др.), щелеванныеполиэтиленовые трубы, полиэтиленовые трубы с различными металлическимивставками из сетчатых или щелевых материалов и др. Одной из возможных конструкцийявляется пористый полимербетонный дренаж: лоткового типа, дырчатыйжелезобетонный, патрубковый и др.
Для интенсификации работы фильтров может быть рекомендована разработаннаяОдесской государственной академией строительства и архитектуры чередующаясяпромывка фильтров. Дренаж проектируется таким образом, чтобы по площадифильтра создавались чередующиеся зоны малой и большой интенсивности.Возникающие в результате этого стабильные циркуляционные контуры перемешиваютзагрузку, что практически устраняет гидравлическую сортировку и одновременноповышает эффективность промывки. Предложенный способ промывки легко реализуетсяс помощью полимерных дренажей. Чередующаяся промывка позволяет повыситьскорость фильтрования и увеличить полезную производительность от 5 до 20 %.
Необходимо обязательное обеспечение интенсивности промывкифильтров согласно СНиП, равной 15 - 16 л/(с·м2), даже если этопотребует (в некоторых случаях) замены промывных насосов на насосы большейпроизводительности.
В целях повышения эффективности и условий работы скорых фильтровцелесообразно осуществить их реконструкцию и переоборудование на фильтры сводовоздушной промывкой. Помимо экономии воды, это позволяет повыситьнадежность работы фильтровальных сооружений, увеличить высоту фильтрующейзагрузки и повысить качество очищенной воды. Это было доказано опытомэксплуатации фильтров на ряде водопроводных станций Мосводоканала; для такихфильтров разработана и используется новая конструкция дренажнойраспределительной системы, а также системы отвода промывной воды.
Иногда на станциях ошибочно принята схема очистки воды, которая несоответствует качеству природной воды. В связи с этим невозможно на действующихсооружениях получать воду, отвечающую требованиям стандарта в течение всегогода. Так, например, при повышенной цветности воды на ряде водоочистных станцийприняты медленные фильтры или для высоких значений мутности и цветностииспользуются контактные осветлители. В таких случаях целесообразнопредусмотреть вторую ступень очистки воды: станцию с медленными фильтрамиследует дооборудовать прямоточными фильтрами с реагентной обработкой воды передними, а после контактных осветлителей - вторую ступень фильтрования на скорыхфильтрах.
В одноступенных схемах очистки воды применяются традиционныереагенты - сульфат алюминия и полиакриламид. Вместе с тем, за последние годыотечественная промышленность приступила к выпуску катионных флокулянтов, вчастности, ВПК-402 и КФ-91, которые, в отличие от анионных, несут положительныйзаряд, благодаря чему могут быть использованы полностью или частично взаменкоагулянта.
Работы СпбНИИАКХ показали, что при очистке маломутных цветных вод на контактных осветлителяхнаиболее целесообразно использование катионных флокулянтов в сочетании скоагулянтом. При этом расход коагулянта снижается на 30 - 50 %; остаточныйалюминий в очищенной воде не превышает допустимых концентраций;продолжительность фильтроцикла на контактных осветлителях увеличивается на 40 -60 %.
Целесообразно осуществлять во входных камерах введение реагентов спомощью специальных распределителей с регулируемым режимом перемешиванияочищаемой воды с реагентами (в соответствии с разработанными НИИ КВОВ «Методическимиуказаниями»).
Для интенсификации промывки фильтрующей загрузки контактныхосветлителей и снижения расхода промывной воды желательно применение контактныхосветлителей типа КО-3 с водовоздушной промывкой. При этом следует иметь ввиду, что водовоздушная промывка может быть эффективно реализована в контактныхосветлителях (как и в прямоточных скорых фильтрах) только при использованиинизкого отвода промывной воды.
Обеззараживание воды в системах питьевого водоснабжения имеетвесьма важное значение в связи с тем, что это последний барьер на путивозможной передачи болезнетворных микроорганизмов через воду потребителю.Обеззараживание защищает питьевую воду от внешнего загрязнения и вторичногороста микроорганизмов при транспортировании воды по водопроводным сетям.
Ранее санитарно-микробиологический контроль качества водыосуществлялся на основе определения двух показателей: 1 - общего числа бактерий(ОМЧ); 2 - колииндекса или колититра.
В СанПиН2.1.4.559-96 уделено особое внимание эпидемиологической безопасностипитьевой воды в отношении энтеровирусов и паразитарных микроорганизмов. Вкачестве индикатора энтеровирусного загрязнения приняты колифаги, которыеявляются более адекватными показателями в отношении энтеровирусов, чемсанитарно-микробиологические показатели. В отношении паразитарных возбудителейзаболеваний человека проводится непосредственное определение в воде цистлямблий. Кроме того, взамен прежних индикаторов энтеробактериальногозагрязнения воды контролируются общие и термотолерантные колиформные бактерии,уменьшен норматив по общему микробному числу.
Основнойпричиной повышения требований к качеству питьевой воды по микробиологическимпоказателям является увеличение числа заболеваний, вызванных энтеровирусами икишечными простейшими, а также стремлением использоватьсанитарно-микробиологические показатели и нормативы, принятые в международнойпрактике.
Эффективность обеззараживания воды зависит от концентрации и видамикробиологических загрязнений, их устойчивости к используемым обеззараживающимреагентам, качества исходной воды и технологии ее обработки. При этом дляудаления всех видов микробиологических загрязнений важны не только применениеэффективного обеззараживающего реагента, но и глубина очистки воды от мутности,цветности, органических и других загрязнений.
Многиемикробиологические загрязнения могут быть удалены на действующих водопроводныхстанциях при соблюдении технологического процесса очистки и обеззараживанияводы.
Группаэнтеровирусов включает разные по устойчивости к действию дезинфицирующихреагентов вирусы, и не существует универсальной технологии обработки воды вотношении всех вирусных и паразитарных загрязнений.
Необходимаястепень очистки воды в отношении колифагов и энтеровирусов, обладающихотносительно невысокой или умеренной устойчивостью к действию дезинфектантов,может быть достигнута при обеспечении глубокой очистки воды и использовании дляобеззараживания хлора или озона в дозах, обеспечивающих присутствие остаточногореагента в максимальных концентрациях, допускаемых в питьевой воде согласнотабл. 3 СанПиН2.1.4.559-96.
В обычныхусловиях водоподготовки при доведении качества очищенной воды до требуемыхнормативов концентрация вирусов в ней снижается на 80 - 93 %. Причем, чемглубже очистка воды от взвешенных веществ, тем лучше доступ дезинфицирующегореагента к бактериям и вирусам, тем эффективнее процесс ее обеззараживания.
Повышениеглубины очистки воды на действующих водопроводных станциях может быть достигнутоза счет уменьшения нагрузки на очистные сооружения и интенсификации процессакоагулирования и осветления воды.
Если вводоисточнике обнаружен вирус гепатита А, цисты лямблий или энтеровирусы,которые наиболее устойчивы к действию хлора, то в этом случае необходимоприменение специальных технологий по очистке и обеззараживанию воды, основныеположения которых изложены в «Руководстве по применению технологий,обеспечивающих эпидемическую безопасность питьевой воды в отношении вирусагепатита и других энтеровирусов» (НИИ ОКГ им. А.Н. Сысина АМН СССР) и«Технологическом регламенте по очистке и обеззараживанию природных вод от цистпатогенных кишечных простейших и яиц гельминтов» (ИМП и ТМ Е.И. МарциновскогоГКСН).
СанПиН2.1.4.559-96 предусмотрены более высокие требования к контролю качестваводы по бактериологическим показателям.
Характеризуяотдельные индикаторы биологического загрязнения воды, необходимо отметить, чтотермотолерантные колиформные бактерии удовлетворяют требованиям индикаторовфекального загрязнения, и их концентрация в воде в большинстве случаев прямопропорциональна концентрации Е. coli, но поскольку они поддаютсябыстрому обнаружению, то играют вторичную роль как индикаторы эффективностипроцессов очистки воды от фекальных бактерий.
Общиеколиформные бактерии также легко поддаются обнаружению и количественномуопределению, эта группа - гетерогенна. Представителей этой группы можнообнаружить как в сточной воде, так и в окружающей среде, а также в питьевойводе с относительно высокой концентрацией питательных веществ. Кроме того, кней относятся виды бактерий, которые могут размножаться в природной иливодопроводной воде. Поэтому данный показатель может использоваться какиндикатор эффективности системы водоснабжения, а также для микробиологическогоконтроля качества очищенной воды, подаваемой в водопроводную сеть.
Присутствиесульфитредуцирующих клостридий в питьевой воде указывает на недостаточнуюэффективность очистки и обеззараживания воды. Данные микроорганизмы не следуетиспользовать как индикаторы для контроля качества питьевой воды враспределительных сетях, так как они могут обнаруживаться намного позднее идальше от места загрязнения.
Колифаги -косвенный индикатор вирусного загрязнения воды - может служить дополнительнымконтролем эффективности очистки или оценки состояния грунтовых вод.
Удалениепростейших лучше всего достигается при правильной эксплуатации водоочистныхсооружений и систем распределения воды.
Методымикробиологического и паразитологического анализа устанавливаются всоответствии с МУК 4.2.6711-97 «Методы санитарно-микробиологического анализапитьевой воды»; МУК 4.2.668-97 «Санитарно-паразитологические исследованияводы»; МУ2.1.4.682-97 «Методические указания по внедрению и применению СанПиН2.1.4.559-96».
Одним из основных методов обеззараживанияводы является ее хлорирование с использованием жидкого хлора и различныххлорреагентов. В настоящее время постоянно проводятся работы посовершенствованию технологии хлорирования и конструкции устройств для введенияхлора в воду.
На водоочистных станциях в основномприменяются ранее выпускавшиеся хлораторы типа ЛОНИИ-100 и современныехлораторы типа АХВ-1000 производительностью по хлору 1,28 ÷ 12,8 кг/ч.Представляют интерес предлагаемые фирмами США, Франции и других стран вакуумныехлораторы производительностью до 50 кг/ч.
Перспективным способом хлорирования являетсяприменение гипохлорита натрия, получаемого на месте путем электролизарастворов поваренной соли. Для обеззараживания воды на водопроводныхсооружениях малой производительности отечественной промышленностью выпускаютсяэлектролизные установки.
Ряд зарубежныхфирм производят электролизеры, которые могут быть использованы на станцияхпроизводительностью до 3000 тыс. м3/сут. Различными отечественнымипредприятиями предлагаются новые конструкции оборудования для полученияобеззараживающих реагентов.
Впервые в России на крупной водоочистнойстанции г. Кемерово внедрена технология обеззараживания с использованием технического гипохлоританатрия. Длительный опыт эксплуатации данной технологии позволил решитьнекоторые проблемы, возникающие при использовании гипохлорита натрия, и показалэффективность его применения, которое позволяет:
· улучшитьэкологическую ситуацию населенного пункта;
· повыситьэкологическую и гигиеническую безопасность производства;
· существенноуменьшить коррозию оборудования и трубопроводов;
· повыситьэкономичность производства.
Особенноцелесообразно применять данный метод обеззараживания в тех городах, гдехимическая промышленность выпускает гипохлорит натрия.
Как уже отмечалось ранее, большинство микробиологическихзагрязнений невысокой или умеренной устойчивости к действию дезинфектантовможет быть удалено в процессе очистки воды традиционными методами и ееобеззараживанием хлорреагентами.
Однаконормальные условия хлорирования (содержание остаточного хлора не менее 0,5 мг/лпри контакте в течение 30 мин) могут уменьшить содержание Е. coli инекоторых вирусов более чем на 99 %, но не цист и ооцист паразитирующихпростейших. Для очистки воды от микробиологических загрязнений (вирус гепатитаА или цисты лямблий), устойчивых к действию хлорреагентов, необходимоувеличивать время контакта воды с хлором от 0,5 до 3 ч при содержанииостаточного хлора в воде 5 ÷ 0,6 мг/л.
Прииспользовании повышенных доз хлора для обработки воды следует предусмотретьдехлорирование воды на выходе из резервуаров чистой воды или у потребителя(кипячением), который должен быть своевременно оповещен.
Хлорированиеводы, проводимое в больших масштабах, по мнению ряда ученых, вызвало широкоераспространение резистентных к хлору микроорганизмов.
Все этоопределило необходимость применения альтернативных методов при обеззараживанииводы.
В ряде случаев при обработке маломутных вод, имеющих среднююцветность, возможно использование УФ-излучения. При этом следует иметь ввиду,что УФ-излучение не исключает заключительного этапа хлорирования.
При первичномобеззараживании воды возможна комбинация методов хлорирования и УФ-излучения.При этом доза хлора может быть уменьшена на 15 - 100 % при условии обеспечениятехнологической эффективности последующих этапов водоподготовки (коагуляции,отстаивания, фильтрования и т.п.). На заключительном этапе обеззараживания водыУФ-излучение необходимо применять в сочетании с другими хлорреагентами дляобеспечения пролонгированного бактерицидного эффекта в разводящих водопроводныхсетях.
Обеззараживаниеводы ультрафиолетовыми лучами на водопроводных станциях является весьмаэффективным и перспективным в связи с созданием в последние годы новыхэкономичных установок УФ-обеззараживания с улучшенным качеством источниковизлучения и конструкций реакторов.
Обеззараживающеедействие УФ-излучения основано на необратимых повреждениях молекул ДНК РНКмикроорганизмов, находящихся в воде, разрыве или нарушении химических связейорганической молекулы, за счет фотохимического воздействия лучистой энергии.
Применениеметода УФ-излучения в каждом случае должно быть обосновано с технологической итехнико-экономической точки зрения.
Использование озона для обеззараживания воды имеет рядпреимуществ перед другими методами. Как сильный окислитель он одновременнообеззараживает и обесцвечивает воду, улучшает ее органолептические показатели.Механизм воздействия озона на микроорганизмы обусловлен влиянием наокислительно-восстановительную систему и на протоплазму клеток. Озон какобеззараживающий реагент действует быстрее хлора в 15 - 20 раз, и егобактерицидный эффект в меньшей степени зависит от температуры и рН воды.
Озон оказываетболее активное действие на вирусы и другие микроорганизмы, устойчивые по отношениюк хлору. Так, при условии, что концентрация остаточного озона после12-минутного контакта с водой составляет 0,3 - 0,8 мг/л, достигается высокаястепень инактивации энтеровирусов и цист лямблий.
В некоторых случаях могут быть применены другие способыобеззараживания воды. Например, за рубежом находит широкое применение диоксидхлора, обладающий высокой бактерицидной способностью. Он обеспечиваетнеобходимое пролонгированное бактерицидное действие при меньших дозах по сравнениюс хлором и гипохлоритом натрия. Этот реагент производится непосредственно наводопроводных станциях, однако отечественное оборудование для его получения невыпускается промышленностью. Кроме того, для обеззараживания воды иногда могутбыть использованы гипохлорит кальция, перманганат калия, йод и др. Возможносовместное использование различных методов обеззараживания воды: хлорирование,озонирование, УФ-излучение и др.
Вопросыиспользования тех или иных способов обеззараживания, как при новом строительстве,так и при реконструкции и модернизации водопроводных сооружений, должнырешаться по результатам технологических изысканий и технико-экономическогообоснования с учетом выполнения требований по безопасности применяемых методовпо отношению к людям и окружающей среде, а также к качеству питьевой воды.
В процессе водоподготовки, при обеззараживании хлорреагентамиводы, содержащей органические загрязнения, образуются высокотоксичные опасныедля здоровья хлорорганические соединения (ХОС), такие как хлороформ,дихлорбромметан, дибромхлорметан, бромоформ, четыреххлористый углерод,дихлорэтан, трихлорэтилен, хлорфенолы и др.
В СанПиН2.1.4.559-96 предусмотрено ограничение содержания некоторых летучиххлорорганических соединений, наиболее часто встречающихся в питьевой воде.
Уменьшениеконцентрации ХОС в питьевой воде возможно за счет предотвращения их образованияили удаления на заключительном этапе обработки воды. Однако наиболееэффективный метод удаления ХОС - сорбция на фильтрах с активным углем -является достаточно дорогостоящим, а сорбционная емкость активных углей поотношению к ХОС небольшая, и время защитного действия составляет всего 3 - 6мес.
Поэтомуцелесообразно в первую очередь использовать методы, предотвращающие образованиеХОС. При этом можно выделить несколько следующих основных направлений:
- изменениережима обеззараживания воды хлором и гипохлоритом натрия;
- замена хлорадругими окислителями, не образующими ХОС (диоксидом хлора, хлораминами, озономи др.);
- применениеметода ультрафиолетового обеззараживания в сочетании с хлорированием или безнего на стадии первичного обеззараживания.
В настоящее время на действующих водоочистныхстанциях в России предварительное хлорирование часто осуществляется высокимидозами хлора и проводится не только для обеззараживания воды, но и в целяхборьбы с планктоном, снижения цветности воды, интенсификации процессовкоагуляции, поддержания необходимого санитарного состояния водоочистныхсооружений и т.п.
Для уменьшенияконцентрации образующихся ХОС в процессе водоподготовки необходимо изменитьрежим предварительного хлорирования воды, при этом доза хлора не должнапревышать 1,5 - 2 мг/л.
При высокойхлорпоглощаемости воды необходимо проводить дробное хлорирование, в этом случаерасчетная доза хлора вводится не сразу, а небольшими порциями (частично передсооружениями 1-й ступени очистки воды, частично перед фильтрами).
В целяхсокращения времени контакта неочищенной воды с хлором предварительноеобеззараживание воды следует проводить непосредственно на очистных сооружениях.Изменение режима хлорирования воды позволяет уменьшить концентрацию образующихсяХОС на 15 - 30 %.
При высоких концентрациях органическихзагрязнений целесообразно полностью исключить первичную обработку воды хлором,заменив ее периодическим хлорированием воды (с целью санитарной обработкисооружений). При этом в процессе коагулирования, отстаивания и фильтрования изводы обычно удаляется около 50 % растворенных органических загрязнений,соответственно на столько же уменьшается количество образующихся припоследующем хлорировании ХОС.
В тех случаях, когда отказаться от предварительногохлорирования воды нельзя (источник водоснабжения характеризуется высокимсодержанием бактериальных загрязнений, или хлор используется как окислитель дляудаления органических загрязнений антропогенного происхождения), хлорнеобходимо заменить другими окислителями.
Применение озона на стадии предварительнойобработки воды вместо хлора или совместно с ним позволяет на 70 - 80 %уменьшить концентрацию образующихся ХОС. При совместном использовании озона ихлора озонирование должно предшествовать хлорированию. Озон подвергаетдеструкции органические загрязнения, уменьшает их способность к взаимодействиюс хлором и тем самым предотвращает образование ХОС.
Кроме того, для обеззараживания воды можноиспользовать связанный хлор в виде хлораминов, которые менее активно вступаютво взаимодействие с органическими веществами, ответственными за образованиеХОС. Хлорамины образуются при хлорировании воды, содержащей аммонийный азот. Вслучае отсутствия аммонийного азота в исходной воде необходимо проводить ее предварительнуюаммонизацию. Максимальный эффект достигается при определенном соотношенииаммиака и хлора при условии, что весь хлор находится в воде в виде хлораминов,а свободный хлор отсутствует. В идеальных условиях соотношение аммиака и хлорадолжно составлять 1:4. Для природных вод данное соотношение зависит от качестваисходной воды и устанавливается экспериментально в каждом конкретном случае.
Обеззараживаниеводы связанным хлором много лет применяется на ряде водопроводов, обеспечиваятребуемые бактериологические и органолептические показатели качества питьевойводы.
Аммонизацию сцелью снижения концентрации ХОС в питьевой воде можно проводить на различныхэтапах обработки воды, в зависимости от качества исходной воды, технологииводоподготовки и необходимой степени уменьшения концентрации ХОС.
В ряде случаев возможно использованиеУФ-облучения на стадии предварительного обеззараживания воды за счет полногоисключения хлорирования. Применение данного метода обеспечивает необходимоеобеззараживание и исключает возможность образования побочных продуктовокисления. При этом концентрация ХОС, образующихся при последующем хлорированииводы, уменьшается минимум на 50 %.
Высокая коррозионная активность воды можетбыть обусловлена ее исходным физико-химическим составом либо являтьсяследствием ее обработки коагулянтами (прежде всего сульфатом алюминия).
Высокаякоррозионная активность воды обусловливает интенсивную внутреннюю коррозиютруб, приводящую к ухудшению качества воды из-за превышения нормированногосодержания железа и значительному уменьшению пропускной способности труб.Последнее приводит к значительному увеличению затрат на транспортирование водыи, соответственно, к росту ее себестоимости (затраты на электроэнергию всебестоимости воды составляют 40 - 70 %).
Для сниженияинтенсивности внутренней коррозии водопроводных труб рекомендуется проводить наводопроводных станциях стабилизационную или противокоррозионную обработку воды.
Эти мероприятиядают наибольший эффект, если проводятся для новых систем или при наличиинебольшого (не более 1 мм) количества отложений на внутренней поверхности труб.При наличии отложений толщиной более 1 мм следует перед началом работы провестигидромеханическую прочистку трубопроводов практически до полного их удаления.При некачественной очистке требуются более высокие дозы реагентов и степеньзащиты оказывается ниже.
Стабилизационная обработка воды проводитсясогласно СНиП2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Для защитыметаллических труб от коррозии стабилизационную обработку воды следуетпредусматривать при индексе насыщения менее минус 0,3 в течение более 3 мес. вгоду. При определении необходимости стабилизационной обработки воды следуетопределить индекс ее насыщения после предшествующей обработки (коагулирования,умягчения и т.п.). Стабилизационная обработка воды эффективна для защиты от внутреннейкоррозии при суммарной концентрации хлоридов и сульфатов не более 100 мг/л.
Приотрицательном индексе насыщения воды карбонатом кальция для получениястабильной воды следует предусматривать обработку воды щелочными реагентами(известью, содой или этими реагентами совместно).
Для повышениястепени равномерности распределения защитной карбонатной пленки по длинетрубопроводов следует предусматривать возможность одновременно с введением щелочныхреагентов дозирования гексаметофосфата натрия в концентрации порядка 1 мг/л.
Приформировании защитной карбонатной пленки в трубопроводах системхозяйственно-питьевого водоснабжения значение рН обработанной щелочнымиреагентами воды не должно превышать величины 9,0, допустимой СанПиНом.
Пристабилизационной обработке воды следует предусматривать возможность введенияреагентов в смеситель, перед фильтрами и в фильтрованную воду. При введениищелочных реагентов перед фильтрами и в фильтрованную воду должна бытьобеспечена высокая степень очистки этих реагентов, а также и их растворов.Введение щелочных реагентов перед смесителями и фильтрами допускается проводитьв тех случаях, когда это не ухудшит качество воды.
Напервоначальном этапе стабилизационной обработки воды надлежит предусматриватьдвойное увеличение доз реагентов по сравнению с теми, которые необходимы дляполучения стабильной воды. В дальнейшем целесообразно поддерживать небольшоепресыщение воды карбонатом кальция (порядка 15 %).
Для снижения интенсивности внутреннейкоррозии наиболее эффективно применение фосфатных ингибиторов коррозии -гексаметофосфата и триполифосфата натрия в постоянной концентрации до 3,5 мг/л.Обработку воды фосфатами следует проводить постоянно.
При отсутствиина внутренней поверхности труб значительных коррозионных отложений на нейформируется защитная фосфатная пленка в течение 4 - 6 мес. В начальный периодформирования фосфатной пленки допустимо превышение концентрации фосфатов,необходимой для постоянной обработки, на 60 - 80 %. При этом следует отметить,что в этот период концентрация фосфатов быстро снижается, расходуясь наформирование пленки на ближайших к месту обработки участках трубопроводнойсистемы, и к потребителю поступает вода, содержащая фосфаты в допустимыхколичествах.
Допускается вэтот период при вводе в эксплуатацию участков новых трубопроводов егозаполнение раствором гексаметафосфата или триполифосфата натрия в концентрацияхпорядка 200 - 300 мг/л (в пересчете на РО43- на 3 - 4сут.) с последующим сбросом этого раствора и промывкой трубопроводов водой,содержащей фосфаты в количестве, необходимом для постоянной обработки.
Качествозащитной фосфатной пленки значительно улучшается при одновременном дозированиираствора соли цинка.
При этом удаетсяобеспечить образование пленки на удаленных участках трубопроводов.
Определение требуемых доз реагентов иконтроль за коррозионной активностью воды в процессе стабилизационной ипротивокоррозионной обработки воды целесообразно проводить на устройстве ОКА,разработанном АКХ им. К.Д. Памфилова, в соответствии с «Инструкцией поопределению коррозионной активности воды», утвержденной МЖКХ РСФСР в 1979 г.
Посколькуфосфор является биогенным элементом и способствует интенсификациимикробиологической коррозии, противокоррозионную обработку воды фосфатамиследует проводить при условии ее обязательного хлорирования.
Для некоторыхвод (в частности, содержащих сульфат-ионы в концентрации не более 100 мг/л)весьма эффективна силикатная обработка с использованием стекла жидкогонатриевого.
Возможно такжеприменение ингибирующих композиций, содержащих фосфаты и силикаты.
Для избежаниясущественного повышения коррозионной активности воды целесообразно вместосернокислого алюминия использовать оксихлорид алюминия или гидроалюминатнатрия.
Рассмотренныевыше (в разделе 3)мероприятия приводят к улучшению процессов коагуляции и хлопьеобразования,осаждения и фильтрования, повышению качества очищенной воды по таким основнымпоказателям, как мутность, цветность, окисляемость, остаточный алюминий ибактериологические показатели, а также частично обеспечивают удалениеорганических загрязнений.
Эти мероприятиямогут быть выполнены в условиях действующих водоочистных станций и, какправило, не требуют значительных капитальных затрат, серьезной реконструкции инового строительства на водоочистной станции.
Вместе с тем, вряде случаев, при наличии в водоисточнике антропогенных загрязнений,существующие традиционные схемы очистки малоэффективны, они не обеспечиваютнеобходимой степени очистки воды в соответствии с требованиями СанПиНа.
На основаниимноголетних исследований, выполненных НИИ КВОВ, ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО и другимиорганизациями, разработаны и находят все более широкое применение специальныеметоды очистки, в том числе озонирование и сорбционная очистка на активныхуглях.
Кроме того,нерешенным вопросом на большинстве водопроводов является обработка и утилизацияосадков. Решение этих двух проблем требует приобретения соответствующегооборудования, строительства для него зданий, значительных финансовых вложений,затрат электроэнергии и пр.
Технологическиеаспекты по этим направлениям изложены в данном разделе «Методическихрекомендаций».
Одной из наиболее эффективных технологийудаления из природных вод антропогенных загрязнений является озонирование споследующей сорбцией на активных углях. Этот метод широко применяется наводопроводах за рубежом и начинает использоваться на ряде водоочистных станцийв нашей стране.
Представляют интерес новые методы, разработанныеГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО:
· технологияс использованием природного биоценоза и сооружений с носителями прикрепленноймикрофлоры;
· технология,основанная на биосорбции с использованием эжекции воздуха, псевдоожиженного истационарного слоя активного угля, применяемая в биосорберах.
Данные технологическиеметоды очистки воды от антропогенных загрязнений проходят в настоящее времяпроизводственные испытания, по окончании которых можно будет судить об ихтехнологической эффективности и возможности применения в технологии очисткиприродных вод.
В связи с этимв дальнейшем более детально освещается технология озонирования и сорбции.
Озон применяется для очистки воды отзагрязнений природного и антропогенного происхождения:
· дляснижения содержания гуминовых веществ, обусловливающих цветность воды;
· дляудаления запахов и привкусов;
· дляудаления специфических органических загрязнений - фенолов, нефтепродуктов,пестицидов, аминов и многих других;
· дляудаления неорганических соединений: железа, марганца, сероводорода;
· дляобеззараживания воды.
В зависимости от качественного иколичественного состава загрязнений водоисточника возможны различные вариантыприменения озона в технологии водоподготовки.
На рис. 9представлена традиционная схема очистки воды с отстойниками и фильтрами сиспользованием озона и активных углей.
Возможныследующие варианты введения озона.
Одноступенноеозонирование: использованиеозона на стадии предварительного окисления воды или после коагуляционной ееочистки перед песчаными или угольными фильтрами.
Первичноеозонирование (предозонирование) проводится в целях окисления легкоокисляемыхорганических и неорганических загрязнений, улучшения процесса коагулирования, атакже для частичного обеззараживания воды. В этом случае исходная водаобрабатывается небольшими дозами озона.
Рис.9. Применение озона и активных углей на станциях с двухступенной схемой очисткиводы:
1 - подача речной воды; 2 - первичноеозонирование; 3 - первичное хлорирование (при необходимости); 4 -ввод коагулянта; 5 - смеситель; 6 - отстойник (или осветлитель совзвешенным осадком); 7 - вторичное озонирование; 8 - песчаныйфильтр; 9 - угольный фильтр; 10 - третичное озонирование; 11- вторичное хлорирование; 12 - резервуар чистой воды; 13 - подачапитьевой воды потребителю
Двухступенноеозонирование:предварительное озонирование и озонирование после коагуляционной обработкиводы.
Вторичноеозонирование воды позволяет осуществлять дальнейшее, более глубокое окислениеоставшихся загрязнений. Оно повышает эффективность сорбционной очистки ипродлевает срок службы активного угля до реактивации, в данном случае озонвводится перед песчаными или угольными фильтрами.
Трехступенноеозонирование:предварительное озонирование после коагуляционной обработки и озонированиепосле полной очистки воды.
Заключительноеозонирование очищенной воды (пост-озонирование) обеспечивает полноеобеззараживание и улучшает органолентические показатели воды.
Способ и местовведения озона в обрабатываемую воду определяется конкретно для каждого случая.Но ориентировочно можно считать, что любой из указанных выше вариантов (илисочетание их) целесообразно использовать при проектировании и новомстроительстве станций. На существующих сооружениях реальным является введение озонав исходную воду, что должно быть подтверждено технологической целесообразностьюметода.
Озонирование является эффективным методомочистки воды в указанных случаях. Однако при выборе схем и режимов озонированияводы иногда допускают неверные решения, обусловленные ошибочнымипредставлениями, основными из которых являются следующие.
Режимы обработки воды озоном и схемаозонирования выбираются обычно на основании данных физико-химического анализаприродной воды. Вместе с тем известно, что качество воды в водоисточнике при еедвижении претерпевает значительные изменения, поэтому для каждого случаяусловия как реагентной обработки, так и озонирования будут различными.
Зачастуюпроизвольно, без всяких обоснований принимают дозу озона, по которой рассчитываютпроизводительность озонаторного оборудования и размещают заказ на изготовлениена заводе. В этом случае технологическая схема применения озона остаетсянепроработанной. Возможные недостатки этого подхода будут выявлены только впроцессе проведения пусконаладочных работ, когда исправить ошибки практическиневозможно.
Многие предприятия рассчитывают на то, что свведением озонирования можно будет полностью отказаться от хлорирования иисключить хлор из технологической схемы очистки воды. Как показывает зарубежныйи отечественный опыт, применение озона не позволяет исключить использованиехлора, хотя доза хлора может быть уменьшена. Это связано с тем, что озон быстроразлагается в воде и не обладает пролонгирующим бактерицидным действием.Поэтому для обеспечения надежной и безопасной в санитарно-гигиеническомотношении работы водопроводных сетей должно проводиться заключительноеобеззараживание воды дозами хлора, обеспечивающими содержание в водеостаточного хлора на уровне 0,3 - 0,5 мг/л.
Кроме того, как показали результатыисследований и практический опыт, неправильное использование озона можетпривести и к ухудшению процессов очистки воды.
Так, при озонировании некоторых вод дозыозона существенно влияют на последующий процесс коагулирования, т.е. существуетдостаточно узкий диапазон их оптимальных значений, меньше которого озонированиенеэффективно, а при больших дозах отмечается появление взвеси в фильтрованнойводе и повышается концентрация остаточного алюминия.
В ряде случаев озонирование воды способствуетувеличению концентрации некоторых химических загрязнений, например фенолов,которые могут образовываться в результате неполного окисления ароматическихсоединений, присутствующих в воде.
Известно также,что в процессе озонирования воды возможно образование побочных продуктов, изкоторых наиболее представительным является формальдегид. Однако при последующейсорбционной очистке на угольных фильтрах содержание формальдегида существенноуменьшается.
Озонирование, применяемое как самостоятельнаяступень в технологии очистки воды, не всегда позволяет решить поставленнуюзадачу повышения ее эффективности. Поэтому сорбционная ступень очистки воды вбольшинстве случаев является обязательной.
Обобщая отмеченные выше недостатки и ошибки впрактике применения озона при очистке воды, видно, что обеспечить наиболеерациональные решения по его использованию возможно только на основе изучениявзаимодействия озона с другими технологическими приемами очистки.
Из этогоследует, что в каждом конкретном случае необходимы: проведение предпроектныхтехнологических исследований, в результате которых можно обоснованно судить оцелесообразности и эффективности озонирования, необходимости использованиясорбционной очистки воды; определение места ввода озона в общей технологическойсхеме и оценка его влияния на основные процессы очистки воды, применяемые наданной водоочистной станции, а также установление расчетно-конструктивныхпараметров метода.
Для повышения технико-экономическихпоказателей метода озонирования и его эффективности, как показывает зарубежныйопыт, озон может быть использован совместно с УФ-облучением, применениемпероксида водорода и пр., что также требует экспериментальной проверки иобоснования.
Сорбционный метод применяется в основном дляповышения глубины очистки воды от антропогенных неорганических и органическихзагрязнений, а также для удаления продуктов хлорирования и озонирования назаключительном этапе обработки воды.
Преимущества сорбционногометода: удаление загрязнений чрезвычайно широкой природы до любой остаточнойконцентрации, отсутствие вторичных загрязнений и возможность управленияпроцессом.
Наряду с этимповышается надежность работы водоочистной станции в целом и гарантируетсятребуемое качество питьевой воды.
В качествесорбционных материалов применяются активные угли отечественного и зарубежногопроизводства.
Возможны дваспособа использования активных углей:
- введениепорошкообразных активных углей (углевание воды);
- применениезернистых активных углей (гранулированных и дробленых) в качестве загрузкисорбционных фильтров.
Наиболее сложные ситуации на водопроводахвозникают в период паводков, когда в водоисточник попадают загрязнения,накопленные на водосборной территории. Особую опасность представляют залповыевыбросы при промышленных и транспортных авариях, нарушениях производственныхрежимов и стихийных бедствиях. Они влекут за собой попадание в воду и почвузначительных количеств химических веществ техногенного происхождения, в томчисле ксенобиотиков, которые практически не обезвреживаются в ходе естественныхпроцессов самоочищения водоемов.
Паводковые иаварийные периоды характеризуются многократным (в 10 раз и более) увеличениемсодержания примесей в воде, но продолжаются недолго - от 1 до 10 - 20 сут.
В практикечасто встречаются ситуации с резким увеличением загрязнений в воде в 3 - 10 разв течение нескольких дней по таким показателям, как запах, нефтепродукты, фенолы,бенз(а)пирен и т.п. Строительство полного комплекса очистных сооружений на этотуровень и период экономически нецелесообразно, а необходимо принимать срочныемеры, осуществляемые в данных условиях.
Для такихслучаев ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО и ГУП «Институт МосводоканалНИИпроект» разработанатехнология очистки воды с применением новых специальных марок порошкообразныхактивных углей.
Даннаятехнология очистки воды реализуется наличием запаса специфического сорбента сдлительно сохраняемой активностью, который используется в экстраординарнойситуации с любой необходимой интенсивностью.
Для этой цели предлагаются более эффективные модификации известныхпорошкообразных активных углей: ОУ-А11, ОУ-Б12, ОУ-В15, АРА-23 и АГ-3ПМ. Всеуказанные сорбенты могут выпускаться в промышленном масштабе на действующихроссийских предприятиях.
Разработаннаятехнология применена на нескольких водоочистных станциях, где порошкообразныйуголь используется в течение 10 - 20 сут/год, в основном решая проблемы пиковойдезодорации воды, а также позволяет снизить ее окисляемость на 30 - 50 %,цветность и содержание железа - на 15 - 30 %.
4.1.2.2. Применение зернистых углей
При использовании зернистых активных углей в качестве загрузки фильтров необходимоиметь в виду следующие моменты.
Наиболее предпочтительны следующиемарки активных углей: ДАУ, АГОВ, АГМ, СКТ-6А, АГ-З, которые могут быть выпущеныроссийскими предприятиями, а также активные угли «Фильтрасорб-300» и«Фильтрасорб-400» фирмы «Чемвирон Карбон» (Бельгия) и других производителей.
ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО разработаны новые маркиактивных углей для извлечения из воды различных загрязнений: СКД-515 и СПДК-27Д- для удаления из воды диоксинов и токсичных ксенобиотиков, СППЗ-5К и СППЗ-7Д -для дезодорации воды, СДН-13Д и СДН-120К - для очистки воды от нефтепродуктов.
Применение активного угля в качествеверхнего слоя в двухслойных угольно-песчаных загрузках фильтров может бытьрекомендовано только как временная мера, поскольку в таких случаях сорбционнаяемкость угля существенно уменьшается или полностью исчерпывается через 3 - 6мес эксплуатации в результате кольматации пор угля гидроокисью алюминия. Послеэтого уголь начинает работать как обычная осветляющая загрузка.
В мировой практике нашел широкое применениеуголь ТL-830. Этот уголь специально разработан и предназначен для замены песка.По данным эксплуатации за рубежом, фильтр с углем ТL-830 ориентировочно работаеткак механический, очищая воду после отстойников от взвешенных веществ, и каксорбционный - удаляет растворенные органические загрязнения, в т.ч. иантропогенные.
Отечественныйопыт применения угля ТL-830 в России отсутствует. Всвязи с этим для решения вопроса о целесообразности применения этого углянеобходима его проверка в опытных или производственных условиях.
Наиболее целесообразно использовать активныйугль на станции в отдельно стоящих сорбционных фильтрах, представляющих собойтретью ступень очистки воды. Этот метод является надежным ссанитарно-гигиенической и технологической точек зрения.
Поскольку на сорбционныйфильтр поступает очищенная вода, то уголь работает только как сорбент и служитв основном для удаления из воды органических загрязнений. При этом срок службыугля в зависимости от качества воды водоисточника может достигать 3 лет, а какпоказывает зарубежный опыт, в случае применения предварительного озонированиясрок использования угля увеличивается до 5 - 10 лет.
Так как проектирование и строительствосооружений сорбционной очистки потребует достаточно длительного времени изначительных капитальных затрат, в качестве временного варианта можнорекомендовать переоборудование песчаных фильтров в сорбционные с полной заменойпесчаной загрузки на угольную.
В случае применения активного угля наводоочистной станции необходимо предусмотреть проектирование и строительствоцеха реактивации для осуществления периодической реактивации угля.
Наиболеецелесообразным по технико-экономическим показателям является термический методреактивации, при котором уголь подвергается воздействию температуры 700 - 800°С без доступа воздуха в течение 15 - 20 мин.
Организацияреактивации угля непосредственно на площадке водоочистных сооружений может бытьоправдана лишь в случае обработки значительных объемов угля на крупных станцияхочистки воды. Наиболее перспективным является устройство региональных узловреактивации угля (на область, республику и др.).
При реактивацииугля для его перегрузки предусматривается система гидротранспорта (с помощью переносногогидроэлеватора). Потери угля при термической реактивации составляют 15 - 25 %.Сорбционная емкость угля восстанавливается практически полностью.
Работы попроектированию оборудования и цехов реактивации проводят ЦПКБХМ (г.Санкт-Петербург) и ПО «Сорбент» (г. Пермь).
В случаях расположения водоочистных станций городов вблизи заводов- производителей активного угля возможна его реактивация на этих заводах путемдоставки отработанного сорбента.
Вместе с тем, одна сорбционная очистка, также как и одноозонирование, не всегда позволяет решить поставленную задачу повышенияэффективности очистки воды. Поэтому в большинстве случаев предпочтительносовместное применение озона и сорбции на активных углях в дополнение ктрадиционным схемам очистки.
Озонирование и сорбционную очистку воды следует применять вслучаях, когда водоисточник имеет постоянный уровень загрязнения антропогеннымивеществами или высокое содержание органических веществ природного происхождения,характеризуемых показателями: цветность, перманганатная окисляемость и др.
Озонирование воды и последующая сорбционная очистка на фильтрах сактивным углем в сочетании с существующей традиционной технологиейводоподготовки обеспечивают глубокую очистку воды от органических загрязнений ипозволяют получить питьевую воду высокого качества, безопасную для здоровьянаселения.
Учитывая неоднозначный характер действия озона иособенности применения порошкообразных и зернистых активных углей, в каждомслучае необходимо проведение специальных технологических исследований (илиизысканий), которые покажут целесообразность и эффективность использованияданных технологий.
Кроме того, входе таких исследований будут определены расчетно-конструктивные параметрыметодов (оптимальные дозы озона в характерные периоды года, коэффициентиспользования озона, время контакта озоновоздушной смеси с обрабатываемойводой, тип сорбента, скорость фильтрования, время до реактивации угольнойзагрузки и режим реактивации с определением его аппаратурного оформления), атакже другие технологические и технико-экономические вопросы применения озона иактивных углей на водоочистных станциях.
Впредь до проведения таких изысканий могут быть даны лишьследующие ориентировочные параметры метода озонирования и сорбции.
Расчетные дозы озона изменяются в диапазонеот 1 - 1,5 до 20 мг/л. Меньшие дозы озона относятся к первичному озонированию иони характерны для зимнего периода. Средние значения доз озона (3 - 5 мг/л)относятся к периодам паводков и к летнему периоду. Большая доза озона относитсяк очистке высокоцветных вод.
Удельный расход электроэнергии озонаторнойстанции при нормальном режиме не более 23 кВт/ч на 1 кг озона.
Концентрация озона в озоновоздушной смесиизменяется от 15 до 22 мг/л в зависимости от требуемой эффективности и глубиныочистки, а также уровня загрязнений водоисточника.
Контактные камеры состоят из 3 реакционныхотделений и воздухоотделителя. В камерах осуществляется смешение озоновоздушнойсмеси с обрабатываемой водой; смешение производится по принципу барботированияв противотоке. Для создания противоточного движения камеры разделены междусобой струенаправляющими перегородками, обеспечивающими движение воды внаправлении сверху-вниз.
Для расчета контактных камер возможныследующие параметры:
-продолжительность контакта воды с озоном - 5 - 15 мин, считая суммарное времяпребывания воды в 3 отделениях;
-продолжительность пребывания воды в воздухоотделителе - 2 - 30 мин взависимости от места расположения контактной камеры;
- высота слояводы в камере - не менее 4,5 м.
В качестве диспергаторов озоновоздушной смесицелесообразно использовать мелкопузырчатые аэраторы.
Для расчета угольных фильтров рекомендуетсяследующий диапазон величин:
- скоростьфильтрации - 5 - 15 м/ч;
- высота слояактивного угля - 1 - 2,5 м;
- времяконтакта обрабатываемой воды с углем - 6 - 15 мин;
- интенсивностьпромывки - 10 л/(с·м2) (для углей АГМ и АГОВ) и 14 - 15 л/(с·м2)(для углей марок АГ-3 и ДАУ);
- промывку угольнойзагрузки производить не реже одного раза в 2 - 3 суток. Продолжительностьпромывки - 7 - 10 мин.
Как известно из зарубежной практики и результатов исследований НИИКВОВ, в процессе окислительно-сорбционной очистки (совместного применения озонаи активных углей) имеет место сопутствующий процесс биологической очистки водына активных углях, что приводит к повышению эффективности метода, а такжесущественному увеличению межреактивационного срока работы угольной загрузки.
Подготовка водыиз природных источников в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения обычносвязана с применением реагентов (в основном солей алюминия) и образованиемзначительных количеств осадков.
Наиболеераспространенными в отечественной практике приемами обработки осадков являютсяих естественная сушка на специальных площадках, сброс в искусственныенакопители или водоисточники. Материальный и социальный ущерб, наносимыйнародному хозяйству России за счет отчуждения значительных площадей, созданияантисанитарных условий вблизи городов, ухудшения качества исходной воды,огромен и не поддается точной оценке.
В связи свышеизложенным необходим переход на интенсивные методы обработки осадков вцелях уменьшения их объемов, предотвращения загрязнения окружающей среды,получения вторичных продуктов, пригодных для утилизации. Обработка осадковприродных вод связана со значительными техническими трудностями и материальнымизатратами, которые обусловлены весьма низкой водоотдающей способностью, а такжешироким диапазоном колебаний исходных свойств осадков, что связано с качествомводы в водоисточнике и технологией ее очистки.
Осадки,образующиеся в процессе водоподготовки, разнообразны по составу и свойствам изависят от качества воды в водоисточнике: осадки маломутных цветных вод (Ц/М -более 10 град·л/мг), осадки вод средней цветности и мутности (Ц/М 5 - 10град·л/мг), осадки вод повышенной мутности (Ц/М < 5 град·л/мг).
Основными компонентами осадков являютсяпродукты гидролиза коагулянта и загрязнения, содержащиеся в исходной водеминерального и органического происхождения.
Осадки,образующиеся при очистке маломутных цветных вод, характеризуются более высокойвлажностью, более высоким содержанием органики и гидроксида алюминия и низкимиводоотдающими свойствами, чем осадки вод повышенной мутности.
Водоотдающую способность (фильтруемость)осадка принято характеризовать удельным сопротивлением фильтрации, оказываемымединицей массы твердой фазы, равномерно отлагающейся на единице площади фильтрапри фильтрации осадка, вязкость жидкой фазы которого равна единице, икоэффициентом сжимаемости.
Осадки цветныхвод пониженной мутности имеют высокое удельное сопротивление фильтрации (r = 500÷ 1200)·10-10 см/г) и высокий коэффициент сжимаемости (s = 0,85÷ 0,96).
Для улучшенияфильтрационных характеристик осадков требуется их предварительная подготовка.
Отечественнаяпрактика промышленной обработки осадков природных вод находится в стадииосвоения технологических процессов, поэтому в настоящее время готовых типовыхрешений не существует. Выбор оптимальной технологии должен основываться наэкспериментальных исследованиях с реальным осадком и с учетом существующейтехнологической схемы обработки воды и образования осадка, а также другихфакторов.
Можно выделитьнесколько основных способов обработки осадков:
- механическоеобезвоживание осадков с реагентами на камерных и ленточных фильтрах-прессах,центрифугах и других аппаратах;
- обработкаосадка природных вод совместно с осадками сточных вод на станциях очисткисточных вод;
- обработкаосадка с одновременной регенерацией коагулянта;
- естественноезамораживание и оттаивание осадка на площадках замораживания в соответствии склиматическими условиями и др.
Наиболее широкоприменяемым способом обработки осадков за рубежом и отработанным вопытно-промышленных условиях на некоторых российских станциях является ихмеханическое обезвоживание с предварительным кондиционированием различнымиреагентами: известью, флокулянтами анионного, неионогенного и катионного типов;коагулянтами.
Исследованияпоказали, что известь при введении в осадок выполняет двойную функцию: какхимический реагент, частично растворяющий гелеобразный гидроксид алюминия, икак присадочный материал, снижающий величину показателя сжимаемости. Этасовокупность действий приводит к улучшению фильтрационных свойств осадка, и,кроме того, известь оказывает обеззараживающее действие.
4.2.2.1. Механическое обезвоживаниеосадков
Механическоеобезвоживание осадков природных вод на станциях водоподготовки можетосуществляться на камерных и ленточных фильтрах-прессах. Принципиальнаятехнологическая схема обработки осадков на камерных фильтрах-прессах приводитсяна рис. 10и включает в себя следующие операции:
- усреднение иуплотнение осадков;
- приготовлениерастворов известкового молока и флокулянта;
- дозированноевведение химических реагентов в осадок;
- дозированнаяподача кондиционированного осадка в аппараты механического обезвоживания;
- механическоеобезвоживание;
- выгрузка итраспортирование обезвоженного осадка.
В зависимостиот технологических схем очистки воды усреднению и уплотнению подвергаются осадкииз отстойников и осадки, образующиеся при усреднении и отстаивании промывныхвод фильтров и контактных осветителей.
Уплотнениеосадков является необходимым приемом, так как исходный осадок, особенномаломутных цветных вод, имеет высокую влажность (99 % и выше). В процессегравитационного уплотнения влажность осадков снижается до 92 - 98 % взависимости от их исходного качества. Для интенсификации уплотнения возможнымедленное перемешивание и обработка флокулянтами.
Длякондиционирования осадков наиболее целесообразно использовать сочетание известис флокулянтами, преимущественно анионного типа. Известь используется в виде 10%-го известкового молока; флокулянт в виде (0,1 ÷ 0,2) %-го рабочегораствора, приготовление которого осуществляется в специальных установках илибаках с диспергаторами и мешалками. Первоначально в осадок вводится известь (вколичестве 20 - 80 % от массы сухого вещества), а затем раствор флокулянта (до2 кт/т), который целесообразно дозировать винтовым насосом-дозатором.
Камерные фильтры-прессы (см. рис. 10) типаФПАКМ и некоторые конструкции зарубежных фирм являются наиболеераспространенными аппаратами.
Режим их работывключает следующие операции: подачу кондиционированного осадка под давлением вфильтр-пресс; фильтрование под давлением; отжим; выгрузку кека и регенерациюткани.
Рис.10. Принципиальная технологическая схема обработки осадка на камерныхфильтрах-прессах:
1 - уплотнитель исходного осадка; 2 -приемный резервуар осадка; 3 - насос быстрого заполнения; 4 -насос высокого давления; 5 - расходомер; 6 - узел смешения; 7- манометр; 8 - камерный фильтр-пресс; 9 - резервуар воды дляпромывки фильтра-пресса; 10 - насос на промывку; 11 - шнековыйтранспортер; 12 - расходный бак-мешалка; 13 - шнековыйтранспортер; 14 - фильтр; 15 - силосная башня; 16 -вибратор; 17 - шнековый насос-дозатор; 18 - расходный бакфлокулянта; 19 - узел приготовления раствора флокулянта
Влажность обезвоженного осадка послеобработки составляет 60 - 75 %. Для предварительных расчетов, связанных сиспользованием фильтров-прессов типа ФПАКМ, для обезвоживания осадков природныхвод различного качества могут быть рекомендованы исходные данные, приведенные втаблице.
| Отношение Ц/М исходной воды, град·л/м | Доза извести (в пересчете на CaO от массы сухого вещества), % | Давление, МПа | Продолжительность фильтровального цикла, с | Влажность обезвоженного осадка, % | Производительность, кг/(м2·ч) |
| фильтрации | отжима |
| Более 10 | 60 - 80 | 0,45 | 1,08 | 1500 | 75 | 6,2 - 7,9 |
| 5 - 10 | 40 - 60 | 0,57 | 1,14 | 1000 | 65 | 7,9 - 10,1 |
| Менее 5 | 20 - 40 | 0,68 | 1,26 | 900 | 60 | 10,1 - 10,9 |
При обработке осадков на ленточных фильтрах-прессахне требуется использования насосов высокого давления, режим работы этихаппаратов не циклический, как на камерных, а непрерывный. Влажностьобезвоженного на ленточном фильтре-прессе осадка зависит от качества самогоосадка, дозы извести и может составлять 70 - 85 %.
Вакуум-фильтры имеют ограниченнуюприменимость для обработки гидроксидных осадков природных вод.Производительность этих аппаратов для обработки осадков, содержащих гидроксид алюминия,получается весьма низкой, а влажность кека порядка 80 %. Область же применениявакуум-фильтров на практике ограничивается осадками вод, при очистке которыхиспользуется подщелачивание известью с последующей коагуляциейжелезосодержащими реагентами и осадков от известкового умягчения.
Центрифуги пока не получили широкогораспространения для безреагентного обезвоживания осадков, содержащих гидроксидалюминия. Концентрация твердых веществ после обезвоживания таких осадков непревышает 12 %. Для повышения концентрации необходимо предварительное сгущениеисходных осадков с добавлением извести, флокулянта, других реагентов.
Основнымнедостатком метода механического обезвоживания гидроксидных осадков,сдерживающим его широкое распространение, является относительно большой расходдорогой извести.
4.2.2.2. Обработка осадка природных водсовместно с осадками сточных вод на станции очистки сточных вод
Данный методявляется экономически выгодным, так как не требует больших капитальных затратна его реализацию. На водопроводной станции необходимо строительстворезервуара-усреднителя осадка и насосной станции. На станции очистки сточныхвод требуетсялишь некоторое увеличение эксплуатационных затрат. Существенным преимуществомявляется и то, что персоналу станции, где имеется цех механическогообезвоживания, не требуется дополнительная профессиональная подготовка.
При сбросеосадка в канализацию для предотвращения заиливания трубопроводов необходимособлюдать уклон: при диаметрах трубопроводов 300 мм и менее угол наклона долженбыть не менее 5°, при диаметрах в 400 мм и более - не менее 1,5°.
При сбросеосадков природных вод в канализацию количество осадков на станции очисткисточных вод увеличивается на 2 - 5 %, максимально - на 10 - 20 %.
4.2.2.3. Обработка осадков станцийводоподготовки с одновременной регенерацией коагулянта
На станцияхводоподготовки, осуществляющих обработку воды с низким значением рН,целесообразно осуществлять обработку осадка с одновременной регенерациейкоагулянта в виде щелочного раствора.
Для регенерациикоагулянта в усредненный осадок вводится известковое молоко до рН 10,5 ÷11,5. При этом происходит переход части гидроксида алюминия в раствор в видегидроксоалюминатов кальция. Разделение реакционной массы на жидкую фракцию,представляющую раствор щелочного коагулянта с концентрацией до 400 ÷ 800мг/л по Al2O3, и осадок осуществляетсяметодом гравитационного отстаивания.
Оптимальныеусловия обработки осадка известью, обеспечивающие эффективное использованиегидроксида алюминия:
- мольноеотношение СаО/ Al2O3 в реакционной смеси ≈3;
- концентрация Al2O3 в реакционной смеси,которая устанавливается соответствующим разведением или концентрированиемосадка от 1 до 3 г/л, равняется 0,46 - 0,67 г/л;
- растворимостьAl2O3 равняется 25 - 46 %;
- значение рНсмеси составляет 11,2 - 11,7.
Щелочнойрегенерированный коагулянт используется в сочетании с товарным сульфатомалюминия, доза которого может быть сокращена на 20 - 40 %. Использованиерегенерированного коагулянта приводит к увеличению остаточных значений рН ищелочности обработанной воды, а также к снижению ее коррозионной активности,что позволяет исключить или снизить расход реагентов, необходимых дляподщелачивания и стабилизации обработанной воды.
Вторичныеосадки отличаются от исходных по химическому составу и свойствам. Содержаниегидроксида алюминия во вторичных осадках на 20 - 40 % ниже, чем в исходных, асодержание СаО возрастает до 30 - 45 %, влажность осадка составляет 98,5 - 96%, рН = 11,2 - 12,0. Удельное сопротивление фильтрации вторичных осадковснижается до величин, обеспечивающих возможность их механического обезвоживаниябез дополнительного введения извести. Вторичные осадки могут быть обезвожены навакуум-фильтрах и фильтрах-прессах. При обезвоживании на вакуум-фильтрах продолжительностьфильтроцикла составляет 2 - 3 мин, влажность обезвоженного осадка 70 - 77 %,удельная производительность вакуум-фильтра 10 - 15 кг/(м2·ч). Врезультате обезвоживание на фильтре-прессе типа ФПАКМ влажность осадкаснижается до 55 - 60 %, удельная производительность фильтра-пресса 3,5 - 5кг/(м2·ч).
4.2.2.4. Обезвоживание методомзамораживания - оттаивания осадка
Процессзамораживания - оттаивания осадка характеризуется изменением количественногосоотношения между находящейся в структуре осадка связанной влагой и свободной всторону увеличения последней. Однако это явление наблюдается только приопределенных условиях теплообмена между осадком и охлаждающей средой. Такиеусловия обеспечиваются в процессе естественного замораживания осадка на открытомвоздухе и в специальных резервуарах, оборудованных трубчатыми теплообменнымиэлементами, в которых попеременно испаряется и конденсируется хладагент(аммиак). Чем выше интенсивность замораживания, которая определяется плотностьютеплового потока, тем меньше количество связанной воды успевает перейти всвободное состояние. В то же время, с увеличением теплового потока возрастаетколичество замороженного осадка. Для каждого типа осадка существует допустимыйуровень плотности теплового потока, превышение которого не приводит ксущественным изменениям водоотдающей способности осадка после оттаивания, и онасохраняется такой же, как у исходного осадка.
Утилизацияосадков зависит от химического состава, который определяется качеством исходнойводы и видами используемых реагентов в процессе водоподготовки и обработкиосадков.
Осадки могутявляться исходным сырьем при производстве различных строительных материалов:бетонной смеси, цементов, кирпича, керамзита и др., а также могут быть использованыдля улучшения структуры плодородия почв.
Промывную водупосле фильтровальных сооружений на практике и в проектных решенияхпредусматривается сбрасывать на сооружения для осветления промывных вод ичастичного возврата отстоенной воды в «голову» очистных сооружений (в смесителиили входные камеры). Поскольку это может привести к нарушению процессовкоагуляции и технологических режимов очистки, в каждом случае следуетобоснованно принимать решение о таком использовании промывных вод.
Одним изспособов повышения эффективности обработки промывных вод фильтров являютсяуказанные выше конструкции: оборудование шламоуплотнителей тонкослойнымиблоками или устройство рециркуляторов (стр. 22, 24).
Принеобходимости решения проблем глубокой очистки или улучшения качества подземныхвод специалистам обычно приходится сталкиваться с наличием в водах избыточныхконцентраций железа, фтора, солей жесткости, высокой минерализации солей или ееотдельных компонентов, таких как: сульфаты, хлориды, стронций стабильный, бром,бор, нитраты и ряд других компонентов.
Наибольшеераспространение имеют железосодержащие подземные воды, распространенные натерритории Российской Федерации повсеместно и составляющие в отдельных регионахот 30 до 70 % всех пригодных к использованию водоисточников.
Засоление изагрязнение поверхностных и подземных источников вредными веществами отрицательновлияют на питьевые качества воды и в отдельных случаях делают их непригоднымидля питья.
В большинствецентральных и северных районов России природные подземные воды загрязнены восновном соединениями железа, фтора, стронция, солями жесткости, ионамихлоридов и соединениями тяжелых металлов в количествах, превышающих нормативныетребования в несколько раз.
Для решениявопросов о выборе технологической схемы очистки воды и необходимых для этогосооружений требуется проведение комплекса проектно-изыскательских работ итехнологических исследований.
Проектно-изыскательныеработы предусматривают:
- сбор исистематизацию инженерно-геологических и гидрогеологических материалов поприродным водам конкретного района;
- выборобъектов водоснабжения, определение состава и структуры водопотребителей.Определение объемов водопотребления выбранных объектов с учетом перспективы ихразвития.
Технологическиеисследования включают в себя проведение следующих работ:
- исследованиехимического состава вод, отобранных из конкретных источников, выявление степениих загрязнения;
- определениебактериологического состояния водоисточника;
- проведениетехнологических анализов по выявлению степени загрязненности воды взвешенными иколлоидными веществами, коррозионных свойств воды;
- определение вусловиях реального объекта необходимых доз реагентов для умягчения,обеззараживания и кондиционирования воды;
- разработкатехнологической схемы станций приготовления питьевой воды и выбор оборудования.
На последующихэтапах работы осуществляется проектирование сооружений и станций для очисткиводы, а на заключительном этапе наладочные работы и пуск станций вэксплуатацию.
Обучениеэксплуатационного персонала проводится на лабораторных стендах и установках, атакже в процессе монтажа и пуско-наладочных работ непосредственно на объектевнедрения.
Подземные железосодержащие воды имеют, какправило, в 80 - 90 % случаев бикарбонатные формы железа. При этом внезависимости от концентрации указанные типы вод содержат также железобактерии,которые в исходной форме в бескислородной среде подземного водозаборанеактивны.
Однако в техслучаях, когда вода после водозабора не подвергается обработке, а сразупоступает в РЧВ или в водонапорную башню и происходит ее обогащение кислородом,происходит бурное развитие железобактерий, и они становятся активнойбиологически коррозионной структурой. В результате происходят коррозия иразрушение стенок труб, вынос железа в воду и ее вторичное загрязнение. Приэтом содержание железа может увеличиваться в несколько раз.
В связи с этимлюбые методы обезжелезивания воды, не предусматривающие удалениежелезобактерий, являются малоэффективными.
Обезжелезивание воды от форм железа, которыепринято называть бикарбонатными, осуществляется наиболее простыми методами.Такие формы характеризуются, как правило, содержанием железа до 10 - 15 мг/л,рН - до 6, перманганатной окисляемостью до 6 - 8 мг О2/л,отсутствием цветности воды и концентрацией углекислоты до 30 - 50 мг/л.
В указанныхслучаях основным методом является предварительная естественная аэрация (излив),иногда с дополнительным эжектированием и фильтрованием через зернистуюзагрузку.
В тех случаях, когда указанные выше условияпо качеству исходной воды не соблюдаются по ряду показателей (рН 6,3 - 6,5,окисляемость более 12 - 15 мг О2/л, наличие цветности -приходится встречаться с т.н. органическими формами железа обычно в зоне болоти торфянников), необходимо применение реагентных методов обезжелезивания сиспользованием двухступенной схемы очистки. Наиболее эффективное применениесхемы «тонкослойный отстойник - скорый фильтр» с вводом щелочного реагентаизвести (доза 40 - 60 мг/л по СаО).
В практике очистки подземных вод от железа приулучшении работы существующих станций приходится учитывать:
изменение системы аэрации и окисленияжелеза. В ряде случаев вследствие избыточного ввода кислорода воздуха путемкомпремирования наблюдается, с одной стороны, интенсивное окисление железа, чтоприводит к образованию неудовлетворительной в каталитическом отношении пленки,неспособной к глубокому извлечению железа, а с другой стороны - для напорныхсхем такое решение вызывает скопление избыточных газов (углекислоты,сероводорода и т.д.) в фильтрах, что также снижает эффективность их работы;
при решении задач интенсификации работыстанций обезжелезивания воды необходимо также принимать во внимание наличиеи концентрации сопутствующих примесей (сероводорода, углекислоты и т.п.);
концентрации и типы железобактерий, посколькуповышение их концентрации может вызвать вторичное развитие железобактерий всети, биокоррозию металлических труб и вторичное загрязнение сетей железом. Вто же время при минимальных концентрациях железобактерий станцииобезжелезивания требуют активной аэрации (в т.ч. эжекционной или напорной сразрывом струи), без чего их эффективная работа невозможна. Таким образом, вкаждом конкретном случае следует проводить углубленные физико-химические,микробиологические и технологические изыскания, которые позволят улучшитьработу станций обезжелезивания;
тип и состояние дренажа, а также видыпромывки - водяная или водовоздушная. Интенсификация, реконструкция дренажныхсистем, модернизация и в ряде случаев изменение режима и вида промывки могутоказывать решающее влияние на работу станций обезжелезивания воды.
Ряд подземныхвод характеризуется одновременно наличием железа и марганца, поэтому зачастуювозникает необходимость их обезжелезивания и деманганации.
Выбортехнологии очистки зависит от природы соединений железа и марганца, ихконцентрации, щелочности, окисляемости, рН воды и других показателей.
Железо имарганец присутствуют в природных водах в форме минеральных или органическихсоединений гуминовых или некоторых жирных кислот. Во втором случае это воды сповышенной окисляемостью, имеющие агрессивный характер. Железо- имарганоорганические комплексы создают условия для развития маргано- иферробактерий со всеми вытекающими негативными последствиями. С позицийтехнологии водоподготовки всегда имеется различие между способами улучшениякачества подземных вод при наличии железа и марганца в минеральной илиорганической форме. При их минеральном происхождении обычно применяютсябезреагентные технологии, при органическом происхождении - обработка требуетиспользования реагентов, что более сложно и трудоемко, сопряжено созначительными капитальными и эксплуатационными затратами.
Если железо имарганец присутствуют в воде в растворимой форме, то для выбора технологииважно знать бикарбонатную щелочность воды, которая влияет на процесс десорбцииоксида углерода и оксидации железа (П) и марганца (П) и является главенствующимфактором при выборе технологии. Наиболее благоприятные условия для удаленияжелеза и марганца создаются при карбонатной щелочности, равной общей исоставляющей не менее 1,35 мг-экв/л.
Концентрацияионов водорода в воде и ее кислая или щелочная реакция определяют действие водыкак растворителя, поэтому значение рН играет важную роль в осаждениигидроксидов.
Значение рНисходной воды влияет и на способность фильтрующего материала задерживать железои марганец. При повышении рН эта способность возрастает, что объясняется изменениемдзета-потенциала поверхности зерен загрузки.
Присутствующиев воде органические вещества оказывают негативное влияние на процессы удаленияжелеза и марганца в тех случаях, когда их количество, определяемоеперманганатной окисляемостью, свыше 6,5 мг/л. При обработке воды фильтрованиемони могут образовывать желатиновые пленки на зернах фильтрующей загрузки, чтозатрудняет процессы адсорбции и хемосорбции.
Трансформацияжелеза и марганца в органическую, восстановительную минеральную и окисленнуюминеральную форму обусловлена деятельностью маргано- и ферробактерий, аоксидация железа и марганца в кислой среде может происходить химически толькопри их вмешательстве. Присутствие в воде ферро- и марганобактерий указывает навосстановительное состояние системы и свидетельствует о необходимости обработкиводы сильным окислителем перед ее фильтрованием.
При выборетехнологии удаления железа и марганца следует также учитывать присутствие вводе аммиака, нитратов и нитритов, так как необходимое количество окислителядля оксидации железа (П) и марганца (П) возрастает при наличии в обрабатываемойводе аммиака.
Руководствуясьрезультатами анализа основных факторов, влияющих на процессы удаления железа имарганца, и экспериментальными данными, предлагается ряд методов удаленияжелеза и марганца, в том числе такие:
- упрощеннаяаэрация с одноступенчатым фильтрованием;
- глубокаяаэрация и фильтрование либо двойная аэрация и двойное фильтрование;
- глубокаяаэрация, обработка сильным окислителем, фильтрование, стабилизация;
- известкованиес коагулированием, напорная флотация и фильтрование либо аэрация, известкованиес коагулированием, отстаивание в тонком слое и фильтрование.
Возможно такжеприменение и других методов удаления железа и марганца.
В некоторыхслучаях подземные воды содержат избыточные концентрации сероводорода. Для егоудаления применяют различные конструкции дегазаторов с использованием методовпенной дегазации, барботирования воздухом, вакуумной дегазации с подогревом ибез подогрева воды и др.
Наибольшеераспространение получил метод удаления сероводорода аэрированием. В рядеслучаев для более полного удаления сероводорода аэрирование сопровождаетсяподкислением воды до рН < 5 с последующей стабилизацией очищенной воды ее подщелачиванием.
Наиболееэффективными, получившими распространение на станциях большойпроизводительности, являются химические методы - хлорирование,применение перманганата калия, озонирование.
Возможно применениефильтрования воды через модифицированную загрузку. При этом удалениесероводорода осуществляется при адсорбции ионов сероводородных соединений назернах фильтрующей загрузки. Модификация песчаной загрузки состоит в том, чтоее последовательно обрабатывают водными растворами железного купороса иперманганата калия или сульфата натрия и перманганата калия, в результате чегона поверхности зерен кварцевого песка при рН среды 6 - 9 образуется пленка, всоставе которой имеется гидроксид железа и диоксид марганца.
Кромехимических способов окисления сероводорода, используют и биохимическийметод, при котором в окислении сульфидных вод принимают участиесеробактерии, встречающиеся в серных источниках и стоячих водах. Для массовогоразвития серобактерий необходимы сероводород и кислород.
Длядефторирования воды используют ряд методов, которые можно подразделить наследующие.
Метод сорбции фтора осадком гидроксидаалюминия или магния, а также фосфата кальция - целесообразно применять при обработкеповерхностных вод, когда кроме обесфторивания требуются еще осветление иобесцвечивание. Этот метод может найти применение и для обработки подземных водпри необходимости их одновременного умягчения (реагентным методом) иобесфторивания.
Метод фильтрования воды через фторселективныематериалы -основан на обменной адсорбции ионов, при которой фтор удаляется в процессепропуска обрабатываемой воды через сорбент. Этот метод наиболее эффективен приобесфторивании подземных вод, как правило, не нуждающихся в других видахкондиционирования, или в тех случаях, когда одновременно с обесфториваниемпроизводят и опреснение.
Наибольшеераспространение получило обесфторивание воды сульфатом алюминия.Технологическая схема в этом случае включает вертикальный смеситель,осветлитель со взвешенным осадком или отстойник с тонкослойными модулями искорые осветлительные фильтры.
В некоторых случаях эффективным является контактно-сорбционныйметод обесфторивания природных вод, предложенный НИИ КВОВ. Коагулянт вводятв воду непосредственно перед контактными осветлителями. В первоначальный период(1,5 - 2,0 ч) подается повышенная доза коагулянта 100 - 150 мг/л по А2О3.При этом на зернах и в порах загрузки образуется гидроксид алюминия, который впоследствиисорбирует фтор. В этот период - период «зарядки» фильтрат, содержащийбольшое количество ионов фтора и алюминия, отводят в специальную емкость дляпоследующего использования в качестве промывных вод. После «зарядки» дозукоагулянта снижают до 20 - 25 мг/л, что обеспечивает эффективное извлечениефтора за счет сохранения сорбционной способности гидроксида алюминия. Процессдефторирования воды можно осуществлять и без «зарядки» при постоянной дозекоагулянта, величина которой определяется качеством исходной воды.
Контактно-сорбционноеобесфторивание приемлемо при обработке вод, содержащих фтор - до 5 мг/л, сероводород -до 2 мг/л, щелочность - до 6 мг-экв/л. На 1 мг удаляемого фтора расходуетсяоколо 80 мг сульфата алюминия.
Обесфторивание воды на алюмомодифицированных материалах показывает, что послеобработки солями алюминия, песка, керамзита, дробленого клиноптилолита и другихфильтрующих загрузок они способны эффективно извлекать из фильтруемой водыфтор-ионы. Максимальной сорбционной емкостью по фтору из рассматриваемыхматериалов обладает алюмомодифицированный клиноптилолит, который в естественнойформе фтор из воды практически не извлекает.
Технологическаясхема обесфторивания воды путем ее фильтрования через алюмомодифицированнуюзагрузку клиноптилолита состоит из скорых фильтров, загруженныхмодифицированным клиноптилолитом. Регенерацию истощенной загрузки осуществляютв два приема:
- взрыхление иотмывка сорбента от фторсодержащих осадков, задержанных на поверхности и впорах загрузки;
- модификациязагрузки пропусканием через нее концентрированного 4 - 6 %-го раствора солейалюминия (например сернокислого алюминия).
Физико-химическийсостав подземных вод может включать в себя различные известные растворенныепримеси в широком диапазоне концентраций, порой значительно превышающихнормативные показатели. Помимо высокой минерализации подземные воды, какотмечалось выше, могут содержать повышенные количества солей жесткости, фтор,стабильный стронций, марганец, бром, радионуклиды и другие компоненты, удалениекоторых из воды традиционными методами сопряжено с большими материальнымизатратами и не всегда достаточно эффективно.
В то же времяприменение мембранной технологии, в частности метода обратного осмоса,позволяет уже в настоящее время на малогабаритном и несложном в эксплуатацииоборудовании извлекать из воды до 99 % растворенных веществ. Питьевые свойстваполученной после обратноосмотической обработки глубоко обессоленной водепридаются или путем ее смешения с расчетным количеством исходной воды (еслипозволяет исходная концентрация конкретного ингредиента), или, в отдельныхслучаях, в процессе кондиционирования путем добавления в обессоленную поду определенногоколичества необходимых веществ и микроорганизмов.
Метод обратногоосмоса предназначен для обработки истинных растворов, т.е. извлечения из водырастворенных минеральных и органических веществ, поэтому при наличии вподземной воде двухвалентного железа и железобактерий установкадоукомплектовывается системой обезжелезивания.
Призначительном бактериальном загрязнении артезианских вод, что имеет место призагрязнении подземных вод сточными водами, в целях предотвращениябактериального загрязнения мембранных элементов воду предварительнообеззараживают. В случае обработки исходной воды реагентами, содержащимиактивный хлор, перед обратноосмотической установкой предусматривается узелдехлорирования.
В качестведехлорирования используются сорбционные фильтры, загруженные активированнымуглем, или обработку исходной воды раствором бисульфата натрия.
В настоящеевремя развитие мембранной технологии позволит создавать надежные, практичные иудобные в эксплуатации установки мембранной очистки воды на основе обратногоосмоса. Производительность обратноосмотических установок составляет от 1 до 100м3/ч.
Для рядаподземных вод, особенно в нефтегазодобывающих регионах, таких как Ямал,Тюменская обл. и др., характерно наличие в них повышенных концентрацийорганических загрязнений (фенолов, нефтепродуктов и пр.).
В таких случаяхнаряду с традиционными или существующими методами очистки подземных воднеобходимо дооснащение водоочистных станций или установок озонаторным оборудованиеми применение сорбционных фильтров, что обеспечит получение воды требуемогостандартом качества.
Имеющиеся источники с качественной водой обычно расположены набольших расстояниях от потребителей, и транспортировка ее с помощью групповых илокальных водопроводов связана со значительными капитальными затратами. В то жевремя очистка и опреснение этих вод на местах позволили бы доводить их качестводо питьевых кондиций и с помощью локальных водопроводов снабжать населениепитьевой водой, при этом производительность составляет до 5 - 10 тыс. м3/сут.
Исходя изэтого, учитывая сложность экологической и социальной обстановки, целесообразнообеспечить необходимые условия для внедрения технологий очистки и опресненияводы в практику водоснабжения населения в указанных регионах России с помощьюавтоматизированных компактных установок блочного типа.
В зависимости от содержащихся в воде загрязненийустановки могут комплектоваться необходимым набором технологических блоков,которые выпускаются серийно. Комплекс водоподготовительного оборудования можеткак монтироваться в приспособленных для этих целей помещениях, так и поставлятьсяв контейнерном исполнении. Предлагаемые решения предусматривают не тольковысокое качество конечного продукта - питьевой воды, но и полную заводскуюготовность водоподготовительного оборудования, а также техническую исанитарно-гигиеническую надежность. Станции приготовления воды питьевогокачества, укомплектованные установками блочного типа производительностью 50 -15000 м3/сут, позволяют оперативно решать проблему обеспеченияпитьевой водой населенные пункты с численностью до нескольких десятков тысяччеловек.
Снабжение питьевой водой городов, а также таких объектов какдетские учреждения, больницы, пансионаты, гостиницы и др. возможно с помощьюкомплексных установок и с использованием отдельных блоков.
Для очистки подземных вод от различных загрязнений, а также дляреагентной очистки поверхностных вод для снижения нормируемых показателей дотребований СанПиНа может быть использовано различное выпускаемое российскойпромышленностью оборудование, прошедшее апробацию в производственных условиях.
6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В ОТНОШЕНИИ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХВЕЩЕСТВ
К настоящемувремени существует следующая структура законодательно-правовых актов в областипитьевого водоснабжения.
А. Закон «Осанитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (от 19.04.91 № 1034-1) какюридическая основа деятельности надзорных органов.
Б. Подзаконные нормативныеакты.
а) «Положение огосударственной санитарно-эпидемиологической службе» № 625 от 05.06.94;
б) СанПиН2.1.4.559-96. «Гигиенические требования к качеству воды централизованныхсистем питьевого водоснабжения. Контроль качества»;
в) СанПиН2.1.4.027-95 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения иводопроводов хозяйственно-питьевого назначения».
Неотъемлемойчастью указанных нормативных актов должны являться указания, в которыхопределены механизм реализации этих правил и порядок контроля за выполнением.
В СанПиНереализован принцип регионального подхода к регламентации качества питьевойводы, учитывающий природные особенности состава воды и спектр антропогенныхвоздействий, характерных для данного конкретного региона на основе единыхгосударственных нормативов качества воды и единой методики ее контроля.
Реализациейпринципа регионального подхода является введение понятия «Рабочая программаконтроля качества питьевой воды», которая составляется для каждой конкретнойводопроводной станции на основании требований и нормативов с учетом условийформирования данного источника водоснабжения, санитарной обстановки в регионе иприменяемой технологии водоподготовки. Составление Рабочей программыпроизводится по единой методике, изложенной в обязательном приложении 1 к СанПиНу - «Правила установления контролируемыхпоказателей качества питьевой воды и составления Рабочей программыпроизводственного контроля качества питьевой воды».
Выборконтролируемых на конкретном водопроводе показателей из «федерального» перечняСанПиНом отнесен на региональный уровень, ибо производится с учетом местнойсанитарной и экологической ситуации.
Из перечня ПДКхимических веществ в водных объектах выделены химические вещества, имеющиеконкретную химическую формулу строения (ион или молекула). Из перечня исключенытоварные и отраслевые названия продуктов, смеси веществ, вещества,диссоциирующие в воде, и выявлены непосредственно загрязняющие вещества,концентрации которых возможно измерить в воде источников водоснабжения ипитьевой.
Переченьхимических веществ составлен не по алфавиту, а в соответствии с их химическойклассификацией, как принято в специальной литературе. Это позволяет обнаружитьискомое вещество независимо от синонима его наименования по любой используемойхимической номенклатуре.
Частьпоказателей химического состава воды выделена в отдельные таблицы. В нихуказаны вещества, характерные для поверхностных и подземных вод России,наиболее распространенные реагенты для обработки воды, а также некоторыевещества, получившие повсеместное распространение в связи с промышленным илисельскохозяйственным загрязнением источников водоснабжения. Все эти группыпоказателей подлежат обязательному контролю при проведении расширенныхисследований водоисточника и питьевой воды; в дальнейшем актуальные для данноговодопровода ингредиенты подлежат систематическому контролю.
Введениедополнительных показателей, включение которых в Рабочую программупроизводственного контроля решается на региональном уровне, позволяет судить обэффективности очистки воды на станции, о санитарном состоянии распределительнойсети.
Производственныйконтроль качества питьевой воды базируется на Рабочей программе, разработкакоторой основана на «расширенном исследовании воды», в процессе которого, порезультатам санитарных обследований объектов, загрязняющих источникводоснабжения, а также данных лабораторных анализов воды в месте водозабора,изучается состав воды источника водоснабжения.
Далее длясистематического контроля отбираются, в соответствии с положениями СанПиНа,показатели, характерные для состава воды источников водоснабжения данноговодопровода. При таком подходе для многих водопроводов, в первую очередь сподземными источниками, это будет минимально ограниченный (но достаточный)объем анализа.
В соответствиис СанПиНом органы исполнительной власти России, в чьем ведении находитсяжилищно-коммунальное хозяйство, самостоятельно осуществляют утверждение Рабочейпрограммы производственного контроля качества питьевой воды на основаниирасширенных данных о качественном и количественном составе воды источникаводоснабжения.
В документеопределен порядок санитарно-эпидемиологического надзора за соблюдениемтребований СанПиНа.
Рабочаяпрограмма производственного контроля качества воды, включающая переченьхимических веществ, выбранных для постоянного контроля, в соответствии сприложением 1 СанПиНа базируется на данных «расширенных исследований».
Проблемаформирования перечня веществ для проведения расширенных исследований качествапитьевой воды остается наименее проработанной к настоящему времени.
Базоваяинформация, т.е. материалы, указанные в п. 1.2.1 приложения 1 к СанПиНу,обосновываются на данных органов охраны природы, гидрометеослужбы, управления воднымиресурсами, геологии и использования недр, предприятий и организаций, органовуправления и организаций сельского хозяйства, центров Госсанэпиднадзора, данныхсобственной лаборатории и т.д.
Анализ этойинформации позволяет принять обоснованное решение о включении или невключении врасширенные исследования лишь части пестицидов и ядохимикатов, а такженекоторых наименований из приложения 2 к СанПиН. Для большинства веществ,регламентируемых СанПиН2.1.4.559-96, имеющейся информации для принятия решения о включении илиневключении их в расширенные исследования очевидно недостаточно.
Мониторингводоисточников ведется чаще всего также по весьма ограниченному перечнюконтролируемых показателей, а данные о составе и объемах сточных вод,поступающих в водоисточник, обычно весьма неполны. Таким образом, базоваяинформация не заменяет расширенного анализа, а лишь служит основой для егопланирования.
В случаеотсутствия и невозможности своевременного получения безвозмездной (всоответствии с п. 3.3.1 МУ2.1.4.682-97) базовой информации от организаций органов охраны природы,гидрометеослужбы, управления водными ресурсами, геологии и использования недр,предприятий и организаций органов управления и организаций сельского хозяйстваи т.п., организации водоснабжения вправе учитывать в качестве таковой толькоданные собственной производственной лаборатории о качестве воды запредшествующие годы.
Для организацииконтроля качества питьевой воды в соответствии с СанПиНом рекомендуетсяследующая схема выбора компонентов для расширенного исследования водыводоисточника:
1.Проводит анализ базовой информации, указанной в п. 1.2.1 приложения 1 к СанПиН2.1.4.559-96. Такой информацией чаще всего являются собственные данныеорганизации водоснабжения или ЦСЭН по соответствующей территории о качествеводы за последние 3 года.
2. По результатам этогоанализа определяют вещества, о которых имеются сведения в представленных материалах и которые включают или не включают врасширенные исследования на основании данных об их содержании в воде.
3.Если базовая информация не содержит убедительных доказательств отсутствия в водоисточнике и питьевойводе загрязняющих веществ, нормируемых СанПиНом (в том числе и приведенных вприложении 2), проводится расширенныйхимический анализ воды источника (однократно) с использованием современныхинструментальных методов исследований для наиболее полного выявлениязагрязнений водоисточника.
Для этоговещества, сведения о которых отсутствовали в представленных материалах,группируют по химическим классам и группам таким образом, чтобы с минимальнымизатратами, путем применения селективных физико-химических методов (приемов)исследования, можно было определить наличие или отсутствие этих классов, группили гомологических рядов в целом.
Используемыйметод (прием) должен давать однозначный ответ о наличии или отсутствии искомыхклассов (групп) загрязняющих веществ в водоисточнике, убедительный длятерриториальных органов Санэпиднадзора.
4.При положительных результатах обобщенной оценки качества воды на присутствие в ней того илииного класса загрязняющих веществ, проводят более детальный химический анализкомпонентного состава представителей обнаруженного класса и их количественногосодержания в исследуемой воде.
5. На основаниианализа базовой информации (п. 1и 2) и проведенного однократного (как минимум)«расширенного химического анализа воды» (п. 3 и 4) составляется обоснованный перечень химических веществдля «расширенных лабораторных исследований воды» конкретного источника,проводимых в течение года, и отдельно перечень веществ для годовых «расширенныхисследований» состава питьевой воды конкретной системы водоснабжения, которыесогласовывают с территориальными органами Санэпиднадзора.
В соответствиис требованиями СанПиН2.1.4.559-96 оба эти перечня должны обязательно включать, наряду сзагрязняющими веществами, обнаруженными в результате расширенного химическогоанализа воды, все показатели из табл. 2СанПиНа.
Для системводоснабжения, использующих реагентные методы обработки воды, при проведениирасширенных исследований перед подачей воды в распределительную сеть,дополнительно включают показатели, указанные в табл. 3 СанПиНа. Следует такжевключать загрязняющие вещества, содержащиеся в реагентах и фильтрующихзагрузках, на основании информации, представленной в сертификатах на этупродукцию. Если реагентная обработка воды не осуществляется, то исследоватьводу на указанные ингредиенты СанПиН не требует.
Указаннаяпринципиальная схема позволяет существенно уменьшить затраты на проведениерасширенных исследований воды.
Переченьпоказателей качества для расширенных исследований состава питьевой водыконкретной системы водоснабжения обычно включает следующие входящие в табл. 2 иприлож. 2 СанПиНа:
Обобщенныепоказатели
1.рН. 5. Нефтепродукты.
2.Общая минерализация. 6. ПАВанионактивные.
3.Жесткость общая. 7.Фенольный индекс.
4.Окисляемость перманганатная.
Следует иметь в виду, что все указанные в этойрубрике нормативы не являются окончательными для оценки данной воды. Так, вчастности, при нормативном содержании в воде «нефтепродуктов» на уровне 0,1мг/л, концентрация их обязательного компонента «бензола» (норматив 0,01 мг/л)может оказаться превышенной на порядок, а возможного компонента «дифенила»(фенилбензола, ПДК 0,001 мг/л) - на два порядка. «Фенольный индекс» воды,например, может отвечать нормативу (0,25 мг/л), а содержание «пропилфенола»(норматив 0,01 мг/л) при этом окажется в данной воде превышенным в 25 раз, а«фенола» (норматив 0,001 мг/л) в 250 раз!
Приведенныездесь показатели качества дают лишь самый общий контур данной воды, пригодный восновном для регистрирования каких-то форс-мажорных ситуаций или получения самыхобщих сведений, таких, например, как характеристики постоянства состава илиналичия сезонных изменений ее качества.
Неорганическиесоединения (элементный состав, катионы)
8.Алюминий (А13+). 25. Натрий (Nа,сум.).
9.Барий (Ва2+). 26. Никель (Ni, сум.).
10.Бериллий (Ве3+). 27. Ниобий (Nb,сум.).
11.Бор (В, сум.). 28. Ртуть (Hg,сум.).
12.Ванадий (V, сум.). 29.Рубидий (Rb, сум.).
13.Висмут (Вi, сум.). 30.Самарий (Sm, сум.).
14.Вольфрам (W, сум.). 31.Свинец (Pb, сум.).
15.Европий (Еu, сум.) 32.Селен (Sе, сум.).
16.Железо (Fе, сум.). 33. Серебро (Аg, сум.).
17.Кадмий (Сd, сум.). 34. Стронций (Sr3+)
18.Кобальт (Со, сум.) 35. Сурьма (Sb,сум.).
19.Кремний (Si, сум.). 36. Таллий (Тl, сум.).
20.Литий (Li, сум.). 37. Теллур (Те, сум.).
21.Марганец (Mn, сум.). 38. Хром (Сr+3).
22.Медь (Cu, сум.). 39. Хром (Сr+6).
23.Молибден (Мо, сум.). 40. Цинк (Zn2+).
24.Мышьяк (Аs, сум.). 41. Ион аммония (NН4+).
В настоящее время отсутствуют корректные интегральныепоказатели, характеризующие безопасность (доброкачественность) воды в отношенииэтих загрязняющих веществ. В этой связи представляется необходимым в ходерасширенных исследований проведение анализа воды индивидуально на каждый изэлементов (№ 8 - 41).
Неорганическиесоединения (анодный состав)
42. Бромид-ион (Вr-). 46. Фторид-ион (F-).
43. Нитрат-ион (NО3-). 47. Хлорид-ион (Сl-).
44. Нитрит-ион (NО2-). 48. Цианид-ион (СN-).
45. Сульфат-ион (SО42-). 49. Сульфиды (Н2S + НS + S2-).
Другие неорганические соединения, указанные вприлож. 2 СанПиН2.1.4.559-96, вводить в обязательный перечень расширенных исследованийпредставляется нецелесообразным по следующим причинам.
Достаточнонадежные аттестованные методики определения в питьевой и природной водероданид-иона (НСN-), хлорит-иона (СlО2-),хлорат-иона (СlO3-), перхлорат-иона (СlО4-), перекисиводорода (Н2O2) и персульфат-иона (S2О82-)сегодня отсутствуют. Имеются методики определения указанных примесей длясточных вод соответствующих производств, но по своей чувствительности,погрешности и селективности они мало пригодны для оценки питьевой воды.
То же относитсяи к анионам комплексных соединений гексанит-рокобальтиат-иона [Со(NО3)6]4-и ферроцианид-иона [Fе(СN)6]3-,содержание в воде которых, по-видимому, целесообразно оценивать по концентрациисоответствующих комплексообразующих элементов - кобальта и трехвалентногожелеза.
Весьмамаловероятно присутствие в водоисточнике таких неустойчивых соединений, как,например, фосфор элементарный или перекись водорода, и таких сильныхокислителей, как хлориты, хлораты или перхлораты.
Что касаетсянормируемых соединений гидросульфид-ион и сероводород, то аттестованные ивременно допущенные методики анализа, а также современная аналитическая базапозволяют определить их в воде лишь как суммарное содержание всех формсульфидов. Содержание каждой формы в отдельности рассчитывают по специальнымтаблицам. Относительные концентрации этих форм в воде зависят прежде всего отрН этой воды, в меньшей мере - от ее температуры и общего солесодержания.Например, сульфид-ионы появляются в заметных количествах лишь при рН > 10;при рН 11 - сульфид-ионов содержится 1 % от суммы всех сульфидов; при рН 12 - 9%, при рН 13 - 50 %, что неактуально для питьевой и природных вод.
По-видимому, вдальнейшем при переработке СапПиНа следует еще раз рассмотреть вопрос о целесообразностивключений вышеуказанных веществ в перечень проведения расширенных исследований.
Органическиепоказатели
Наиболеепроблемной представляется оценка воды на содержание в ней органическихпримесей. Это связано как с широким спектром возможных загрязняющих веществ,так и с большими сложностями их определения и интерпретации результатованализа.
К органическимвеществам, подлежащим обязательному включению в расширенные исследования, табл.2 СанПиНа относит
50. g-ГХЦГ (линдан).
51. ДДТ (суммаизомеров).
52. 2,4-D,
а прилож. 2СанПиНа - весь спектр других органических загрязнений, для которых в настоящеевремя установлены гигиенические нормативы.
В этой связирасширенные исследования должны включать сведения о наличии или отсутствииосновных классов (групп) загрязняющих веществ, указанных в прилож. 2 СанПиНа,которые приближенно можно представить следующим образом:
углеводороды,например бензол и др.;
полиароматическиеуглеводороды, например бенз(а)пирен и др.;
галогензамещенныеорганические соединения, в том числе летучие, например, хлороформ,хлорбензол и др.,
спирты ипростые эфиры, например метанол, диметиловый эфир и др.;
карбонильныесоединения (альдегиды и кетоны), например, акролеин, диэтилкетон и др.;
органическиекислоты (анионы органических кислот), например акриловая кислота, бензойнаякислота и др.;
сложные эфирыорганических кислот, например винилацетат и др.;
производныеорганических кислот, например ацетонитрил и др.;
фенолы,например фенол, крезол и др.;
карбаматы,тиокарбаматы, производные мочевины и тиомочевины;
амины, напримерэтаноламин, анилин и др.;
нитросоединения,например нитробензол и др.;
гетероциклическиесоединения, например трибутилфосфат, трикрезилфосфат и др.;
серосодержащиесоединения, например сероуглерод и др.;
элементоорганическиесоединения, например, трибутил-олово, этилмеркурхлорид и др.
При проведениирасширенного анализа (и расширенных исследований) следует ориентироваться нетолько и не столько на анализ индивидуальных загрязнений, что весьма дорого итрудоемко, сколько на определение присутствия в исследуемой воде группорганических соединений в целом.
Так, на пример,отрицательный результат анализа воды на содержание общего органического хлора сбольшой степенью приближения указывает на отсутствие в испытуемой воде группхлорорганических пестицидов, летучих галогеналканов - продуктов хлорированияводы, а также хлорзамещенных углеводородов, спиртов, фенолов и прочих, аследовательно, и на отсутствие необходимости в проведении контроля этой воды зауказанными соединениями.
Таким жеобразом отрицательный результат анализа воды на содержание общего карбонилаизбавляет от необходимости ее исследования в отношении многочисленныхиндивидуальных загрязняющих веществ, относящихся к кетонам и альдегидам,например акролеина, формальдегида, бензальдегида, диэтил-кетона.
Современныеинструментально-аналитические методы - хроматография, масс-спектрометрия,ИК-спектроскопия, спектроскопия ЯМР, а также их комбинации сориентированы напроведение групповых сканирующих исследований. Это во многом облегчает иудешевляет проведение расширенных анализов по СанПиНу.
Приположительных результатах обобщенной оценки качества воды на присутствие в нейтого или иного класса (группы) загрязняющих веществ следует проводить болеедетальный химический анализ компонентного состава представителей обнаруженного класса и ихколичественного содержания в исследуемой воде.
Анализы воды понаименованиям, приведенным выше, обязательны только для проведения расширенныхисследований и в очень незначительном объеме реально входят в рабочую программупроизводственного контроля.
Можнопредложить следующую конкретную схему проведения расширенных исследований вчасти определения органических загрязняющих веществ.
Первоначальнуюоценку органического состава воды проводят в отношении валового количестваприсутствующих в ней органических загрязняющих веществ. Наиболеепредпочтительным является показатель общего органического углерода (ООУ). Приэтом наиболее эффективным и достоверным (в особенности для оценки исходныхприродных вод) следует считать метод ООУ, основанный на количественнойтермокаталитической деструкции органических примесей. Окисление продуктовпиролиза здесь происходит до диоксида углерода с последующей его конверсией вметан и регистрированием последнего хроматографическим детектором.Сопоставление чувствительности, точности и воспроизводимости показателя ООУ страдиционными методами определения суммарного содержания органических веществ вводе - ХПК, ВПК, ПО указывают на убедительное преимущество.
В случаеобнаружения суммарного содержания органических загрязнений в пробе воды свыше7,0 мг С/л, которое не обусловлено присутствием нефтепродуктов, ПАВ илифенольного индекса в соответствующих количествах, рекомендуется проведение первоначальнойприкидочной оценки состава, составляющих эту величину соединений методом«вычитания». Использование «преколонок вычитания» позволяет определить, какуюдолю в валовом содержании органики составляют представители тех или иныххимических классов.
Оценка ООУ вводе до и после фильтрации образца через «преколонки вычитания» часто позволяетэкспрессно оценить данную воду по широкому перечню классов веществ с большойстепенью приближения. Например, фильтрование образца воды через некоторыеаниониты приводит к удалению из него фенолов и карбонилсодержащих веществ,фильтрование через хромосорб Р-кислых и нейтральных примесей, а применение Tenax GCприводит к избирательному удерживанию нейтральных соединений.
Использованиебарбатера (микробарбатера) позволяет при двух последовательных анализах пробводы на содержание ООУ - до и после отдувки воздухом или инертным газом - определитьв валовом содержании органики долю летучих органических соединений (ЛОС),имеющих растворимость в воде не более 2 %, и температуру кипения не выше 150°С, которые обычно представлены начальными членами гомологических рядовалифатических, ароматических и нафтеновых углеводородов, а такженизкомолекулярными продуктами хлорирования воды - хлороформа, 1,2-дихлорэтана идр.
При последующейоценке воды на содержание в ней ЛОС, в том числе:
- алифатическихуглеводородов (н-гексан и др.);
-алициклических углеводородов (циклопентан и др.);
- ароматическихуглеводородов (бензол и др.);
- летучихгалогеналканов (хлороформ и др.),
можно предложить следующиеобщие подходы.
Одна из целейанализа летучих компонентов - получение информации о наличии в природеодорантов, образующих запах воды. Порог чувствительности к запахам подавляющегобольшинства одорантов при органолептической оценке составляет менее 1 нг/л, адля некоторых - ниже 0,1 пг/л (10 - 8 %), т.е. ниже предела чувствительностисовременных газохроматографических детекторов. По этой причине применяютпредварительное концентрирование летучих загрязняющих веществ.
При пробоподготовкедля определения ЛОС, в зависимости от целей исследования и физико-химическихсвойств воды, возможно использование техники статического равновесногоконцентрирования в газовой фазе, непрерывной газовой экстракции (стриппинг) спромежуточным концентрированием на пористом полимерном сорбенте и применениемкриогенного ввода в хроматографическую аналитическую систему,жидкостно-жидкостной экстракции и прямого ввода пробы в капиллярнуюхроматографическую колонку.
Рекомендуемымиметодами анализа при оценке состава воды в ходе проведения расширенныхисследований для обоснованного выбора показателей для формирования Рабочейпрограммы являются:
капиллярная газожидкостная хроматография. Врамках этого метода, наряду с проведением традиционного качественного и количественногоопределения целевых компонентов, рекомендуются исследования «хроматографическихпрофилей» (метод «отпечатков пальцев») загрязняющих примесей. При этомсовокупность сведений о числе, относительном расположении, площади и формепиков, рассматриваемых как единый классификационный признак, позволяетхарактеризовать природу, происхождение и особенности состава данной пробы воды.В большинстве случаев можно ограничиться отдельными участками хроматограмм, т.е. информациейо ключевых компонентах.
Для полученияинформации о составе целевых органических загрязняющих веществ в воде проводятраздельное определение летучих и нелетучих (полулетучих) соединений висследуемых пробах, обычно в режиме программирования температуры на SCOT-колонкахразличной полярности. Данные этих исследований также учитывают природуорганических загрязнений;
хроматомасс-спектрометрия. В необходимых случаяххроматографический метод дополняют масс-спектрометрической (МС) оценкойкачества воды. Целью этого исследования является идентификация индивидуальныхорганических примесей в воде. Для получения наиболее полной информации оналичии в воде тех или иных органических загрязняющих веществ проводятраздельное МС-определение летучих и нелетучих (полулетучих) соединений вдиапазонах, где было зарегистрировано присутствие соответствующих зягрязнений внаиболее ощутимых количествах в ходе газохроматографического анализа.
МС-анализпроводят в режиме, аналогичном предварительному ГЖХ-разделению, обычно прискорости сканирования 1 спектр/с и диапазоне регистрируемых масс 30 - 450а.е.м. Идентификацию компонентов проводят с учетом особенностей диссоциативнойионизации различных классов органических соединений по параметрам удерживанияна используемых колонках, библиотечным данным и характеристическим дляприоритетных загрязнителей ионам. Количественное определение содержанияиндивидуальных компонентов проводят, как правило, методом внутреннегостандарта.
ГХ/МС-разведочныйанализ в целях выбора показателей для формирования Рабочей программы в отношенииЛОС в различных нормативных документах и научной литературе рекомендуетсяпроводить следующим образом.
В Методическихуказаниях по хроматомасс-спектрометрическому определению летучих органическихвеществ в воде (МУК 4.1.649-96) оценка качества воды водных объектовхозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения на содержаниеуказанных примесей осуществляется с использованием непрерывной газовойэкстракции, сорбционного концентрирования на твердом полимерном сорбенте - Tenax GC,последующей термодесорбцией и криогенным вводом пробы в хроматографическуюкапиллярную колонку с нанесенной на нее НЖФ SE-30. Диапазон сканируемыхмасс составляет 25 - 236 а.е.м.
Этот же принципоценки ЛОС в воде положен в основу Методики выполнения измерений барботируемыхорганических соединений в воде методом капиллярной газожидкостной хроматографии илихроматомасс-спектрометрии Главного управления аналитического контроля иметрологического обеспечения природоохранной деятельности при МинприродыРоссии, М., 1996.
Летучиегалогенорганические соединения, обычно продукты хлорирования воды, Методическиеуказания по газохроматографическому определению галогенсодержащих веществ вводе (МУК 4.1.646-96) рекомендуют анализировать методом равновесногоконцентрирования в газовой фазе при 80 °С с применением электронно-захватногодетектора.
По методу ЕРА502.2 исследования ЛОС осуществляют с применением стриппинга, последующегоулавливания целевых компонентов на Tenax GC или НЖФ OV-1 идальнейшего хроматографирования с использованием фотоионизационного детектора.
Исследованиеводы на присутствие указанных примесей по методу ЕРА 524.2 осуществляют сприменением хроматомасс-спектрометра со струйным сепаратором при использованиитехники пробоподготовки, которая приведена в методике ЕРА 502.2.
Статическийпарофазный анализ при 70 °С в течение 30 мин в сочетании с капиллярной ГЖХ и МСв режиме программирования температуры и сканировании 40 ÷ 300 а.е.м., атакже метод прямого холодного ввода пробы в кварцевую капиллярнуюхроматографическую колонку для оценки воды на содержание тригалогенметанов сэлектронно-захватным детектированием рекомендует Практическое руководство«Анализ воды: органические микропримеси» фирмы HewlettPackard. С.-Пб,Изд-во «Теза», 1995.
К малолетучим(среднелетучим) органическим загрязнениям воды относят галогензамещенныеуглеводороды (примерно, от С15), галогензамещенные эфиры,нитрозамины, сложные эфиры, полиароматические углеводороды (ПАУ), фталаты,нитроароматические соединения, бензидины, полихлорированные бифенилы (ПХБ),хлорорганические пестициды, триазины, фенолы и др. Отнесение загрязняющихвеществ к этой группе весьма произвольно и базируется в основном нахроматографических данных. Вещества условно относят к малолетучим(среднелетучим) в случаях, когда их анализ методом равновесного пара инепрерывной газовой экстракции менее эффективен вследствие низкого давления ихпаров.
Указанныесоединения в соответствии с Методическими указаниями «Определение массовойконцентрации органических соединений в воде методом хроматомасс-спектрометрии»(МУК 4.1.663-97), предназначенными для проведения санитарно-химическихисследований воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытовоговодопользования, выделяют и концентрируют методом жидкостно-жидкостной экстракцииметилен-хлоридом (при рН > 11, а затем рН < 2) с последующимГХ/МС-анализом.
По методам ЕРА525 и 625 указанные соединения извлекают из воды твердофазной (С18) илинепрерывной жидкостно-жидкостной (дихлорметан) экстракцией с последующимГХ/МС-анализом.
К особой группемалолетучих органических загрязнений воды следует отнести карбонильныесоединения - продукты озонирования воды, которые определяют в соответствии сМетодическими указаниями по газохроматографическому определению формальдегида,бутаналя, 2-этил-гексаналя и других в воде (МУК 4.1.653-96, 4.1.654-96).
ПАУ,относящиеся к приоритетным загрязнителям, после твердофазного илижидкостно-жидкостного концентрирования, определяют в основном методамикапиллярной газовой хроматографии с МС-детектированием, высокоэффективнойжидкостной хроматографии (ВЖХ) с ультрафиолетовым или флуоресцентным детекторомили методом флюориметрии.
Важным этапомисследований является определение представителей основных групп пестицидов:хлор-, азот-, фосфорорганических, карбоновых кислот и их производных,карбаматов, а также полихлорированных бифенилов (ПХБ).
В случае, еслиуказанные загрязняющие вещества полностью или частично не были определены входе предыдущих исследований, рекомендуется применение метода ГЖХ.
В соответствиис прилож. 1 СанПиН2.1.4.559-96 в случае, если данные органов управления и организацийсельского хозяйства об ассортименте и валовом объеме пестицидов иагрохимикатов, применяемых на территории водосбора и в пределах зоны санитарнойохраны за период не менее 3 последних лет указывают на отсутствие применениятех или иных пестицидов (групп пестицидов), соответствующие исследования непроводятся.
При составленииРабочей программы следует учитывать, что последняя должна содержать (п. 2.3.1 -2.3.5 СанПиН2.1.4.559-96) Перечни контролируемых показателей качества воды и их гигиеническиенормативы, установленные санитарными правилами дифференцированно дляводоисточника, питьевой воды перед подачей в сеть и питьевой воды в сети. Этиперечни в обязательном порядке должны включать следующие показатели:
Дляводоисточников:
- микробиологические ипаразитологические (п. 4.3, табл. 1);
-радиологические (п. 4.6, табл. 5);
- обобщенные(п. 4.4.1, табл. 2);
- химическиевещества, выбранные для постоянного контроля в соответствии с результатамирасширенных исследований.
Длярезервуара чистой воды:
- микробиологические ипаразитологические (п. 4.3, табл. 1);
-органолептические (п. 4.5, табл. 4);
-радиологические (п. 4.6, табл. 5);
- обобщенные(п. 4.4.1, табл. 2);
- остаточныеколичества реагентов (п. 4.4.2, табл. 3 и др.);
- химическиевещества, выбранные для постоянного контроля в соответствии с результатамирасширенных исследований.
Для воды всети:
- микробиологические ипаразитологические (п. 4.3, табл. 1);
-органолептические (п. 4.5, табл. 4). Для водоисточников приоритетными для дополнительноговключения в перечень следует считать вещества, обнаруженные в водоисточнике припроведении расширенных исследований, на уровне, равном или выше ПДК.
Для питьевойводы приоритетными для включения в перечень следует считать вещества, обнаруженныев питьевой воде при проведении расширенных исследований, на уровне, равным иливыше 0,5 ПДК.
При оценкеследует учитывать не только средние, но и максимально полученные величины.
Возможностькомбинированного действия химических веществ при формировании перечняпоказателей для рабочей программы обычно не учитывают.
В соответствиис п. 1.3 обязательного прилож. 1 к СанПиН2.1.4.559-96 потенциальная опасность влияния присутствующих в водехимических веществ на здоровье населения определяется территориальным центромСанэпиднадзора, он же утверждает предложения по перечню контролируемыхпоказателей и согласует Рабочую программу.
Рабочаяпрограмма производственного контроля, сформированная на основании расширенныхисследований при благоприятных результатах этих исследований может насчитыватьсущественно меньшее число показателей качества для систематического контроля,чем предписывает ГОСТ2874-82.
6.5.Реализация требований
СанПиН2.1.4.559-96
длярегионов, водоснабжение которых базируется на подземных источниках
Затраты нарасширенные исследования воды для указанных регионов могут оказаться весьмазначительными. Для таких регионов в целях составления программы проведениярасширенных исследований воды рекомендуется организация региональной комиссии сучастием представителей коммунального водного хозяйства, органовГоссанэпиднадзора по соответствующей территории, водоохранных, гидрологическихи экологических организаций.
Комиссияразрабатывает специальную единую программу проведения расширенных исследований,которую утверждает администрация соответствующего региона на основании:
- анализарезультатов исследования воды водоисточников и питьевой воды за три последнихгода, а также имеющихся сведений, указанных в п. 1.2.1 прилож. 1 к СанПиН2.1.4.559-96;
- сравнительнойоценки производительности скважин каждого водоносного горизонта для системводоснабжения населенных пунктов;
- выработкиподходов к оценке скважин, объединенных общей зоной санитарной охраны иэксплуатирующих один водоносный горизонт;
- выбораопределенных населенных пунктов в качестве опорных узлов начального этапаработ;
- определениядля каждой системы водоснабжения (водозаборных узлов) перечня показателей качества,которые включаются в программу расширенных исследований на различных этапах;
- формированияпрограммы работ проведения расширенных исследований питьевой воды.
В этом случаепроведенный соответствующим образом анализ большого массива исходных данных иданных, получаемых в ходе расширенных исследований, позволяет в целом порегиону значительно снизить затраты на проведение этих исследований и выборконтролируемых показателей качества воды.
Такойцентрализованный подход к решению проблемы внедрения нового важногонормативного документа представляется наиболее целесообразным и эффективным длякрупных регионов России.
Для организацийкоммунального водного хозяйства создание лабораторной базы, располагающей всемспектром необходимых приборов и оборудования для оценки воды по всему перечнюнаименований, указанному в СанПиНе, малоосуществимо и неоправданно.
Для проведениярасширенных исследований воды, проводимых в соответствии с СанПиНом один раз в5 лет, целесообразно привлекать соответствующие аккредитованные лаборатории длявыявления обоснованного минимума показателей, по которым в дальнейшем будетосуществляться систематический контроль.
Выявлениеобоснованного минимума контролируемых показателей, т.е. перечня показателей качества,включенных в Рабочую программу производственного контроля, напрямую связано справильным решением вопросов оснащения химико-аналитических служб отраслинеобходимым парком приборов, оборудования, реактивами и т.п. Это позволит доминимума сократить затраты на оснащение аналитических лабораторий, включаяотказ от приобретения целых классов приборов при обеспечении требуемой полноты,эффективности и оперативности контроля.
Получениекачественной воды является основной задачей городских водоочистных станций. Этазадача тесно связана с технико-экономическими показателями конкретных станций.Так, имеющиеся утечки водопроводной воды приводят к ухудшениютехнико-экономических показателей и нерациональным потерям воды питьевогокачества. Кроме того, при транспортировании воды по трубопроводам систем ееподачи и распределения в большинстве случаев происходит ухудшение качестваводы, что снижает эффективность работы водоочистных станций. В связи с этимрешение проблем неучтенных расходов воды и внутренней защиты трубопроводовиграет существенную роль в решении общей проблемы обеспечения населениявысококачественной питьевой водой.
Потери воды приэксплуатации систем водоснабжения, нерациональное использование воды всемикатегориями потребителей являются неизбежными факторами.
Организациярационального использования воды и устранение ее потерь являются одной изактуальных современных задач, решение которой зависит от активности инаправленности усилий всех звеньев экономики. Потери воды всех видов (утечки иее нерациональное использование) на сегодня еще весьма велики, что приводит кбесполезной трате значительных средств, препятствует нормальному водоснабжениюнаселения, тормозит решение задач охраны природы.
По данным рядаотечественных исследований, в частности работ НИИ КВОВ, потери питьевой воды погородам России составляют в среднем 35 - 40 % (в отличие от зарубежныхпоказателей 10 - 20 %) и складываются за счет:
· неэкономногоиспользования воды;
· непроизводственныхрасходов, связанных с несовершенством наружной арматуры;
· скрытыхутечек в трубопроводах;
· утечекводы из-за недостатков эксплуатации внутридомовой сантехники;
· хищенийводы.
Серьезногосдвига в деле снижения расхода воды можно добиться путем повышениясознательного отношения к воде, проведения ряда организационно-техническихмероприятий, введения нормативно-правовых актов.
Однако толькопутем организационных мероприятий и правовой работы сознательного отношения кводе не появится.
Крупнымнедостатком в ведении водного хозяйства является отсутствие необходимогоэкономического механизма, действенных рычагов и стимулов, позволяющихэффективно влиять на коренное улучшение водопользования, бережное отношение кводным ресурсам трудовыми коллективами предприятий и организаций всех отраслейэкономики и населения.
Бережливость кводным ресурсам необходимо поставить на прочный хозрасчетный фундамент, законодательнозакрепить развитие экономических отношений и социальные гарантии.
Рациональное ибережное расходование воды снижает гидравлическую нагрузку на действующиеочистные сооружения, позволяет тем самым повысить качество воды, подаваемойпотребителям.
Основнымметодом борьбы с потерями воды, ее нерациональным использованием являютсясвоевременное выявление и установление причин повышенных расходов воды,ликвидация утечек воды, а также создание условий водопользования, при которыхнерациональное использование воды будет минимальным.
Рациональноеиспользование воды в промышленности связано в основном с созданиемоборотно-повторного водоснабжения, замкнутых систем водного хозяйства,внедрения на вновь вводимых и реконструируемых производствах безводных ималоводных технологических процессов.
Приэксплуатации систем подачи и распределения воды основными направлениямиснижения потерь воды являются:
- внедрениесовременных технологий и материалов при прокладке новых сетей водоснабжения;
- диагностикасостояния трубопроводов для предупреждения аварий;
- выявление иликвидация скрытых утечек из трубопроводов;
-предупреждение, выявление и быстрая локализация аварий;
- санациядействующих трубопроводов, находящихся в ветхом или аварийном состоянии.
Иначе говоря,важнейшим средством сокращения потерь воды при эксплуатации являются повышениеуровня эксплуатации, оснащение водопроводных организаций современнымимеханизмами, приборами, средствами КИПиА.
Снижение потерьводы и ее нерациональное использование населением предполагают проведениеследующих мероприятий организационно-технического характера:
-первоочередные мероприятия по ремонту, регулировке и замене неисправностейводоразборной арматуры и смывных бачков, наладка имеющихся регуляторовдавления, ликвидация явных нарушений режимов работы систем холодного и горячеговодоснабжения;
- модернизацияводоразборной арматуры и установка дросселей в водопроводную арматуру на нижнихэтажах многоэтажных зданий;
- наладкациркуляции в системах централизованного горячего водоснабжения;
- установкарегуляторов давления на вводах отдельно стоящих зданий пониженной этажности;
- модернизациянасосной подкачки с заменой агрегатов, автоматизацией, применениемрегулируемого электропривода;
- зонированиесхем водоснабжения зданий и микрорайонов (особенно при новом строительстве иреконструкции существующего фонда);
- установкаводосчетчиков на вводах в здания и у арендаторов;
- заменаводоразборной арматуры и смывных бачков на новую, более надежную,обеспечивающую водосбережение;
- установкаквартирных регуляторов давления и температуры горячей воды;
- использованиеквартирных водосчетчиков холодной и горячей воды;
- обеспечениенаселения новыми типами бытовой техники, обеспечивающей водосбережение(стиральные машины, посудомойки и др.).
Определенныйпрактический интерес представляет децентрализация горячего водоснабжения сиспользованием электрического подогрева, в том числе с баками-аккумуляторами ильготной оплатой электроэнергии в ночные часы.
Таким образом,очевидно, что поэтапное и существенное сокращение потерь воды позволитуменьшить производительность водоочистных станций, уменьшить нагрузку наочистные сооружения и за счет этого добиться более глубокой степени очисткиводы как по основным показателям, так и по концентрации загрязненийантропогенного происхождения.
Как ужеотмечалось, эффективное обеспечение населения водой обусловлено не толькостепенью ее подготовки на очистных сооружениях, но и состоянием систем подачи ираспределения воды, в первую очередь состоянием трубопроводов. Водопроводные иканализационные сети большинства российских городов характеризуютсянегерметичностью, высокой изношенностью, повышенной аварийностью. Это вызываетвторичное загрязнение очищенной воды и окружающей среды, увеличивает потерипитьевой воды и расход электроэнергии на ее транспортирование, снижаетнадежность водоснабжения населения и других категорий потребителей.
Высокий износподземных водонесущих сетей при сравнительно небольших сроках их эксплуатацииобусловлен выпуском отечественной промышленностью металлических труб безвнутренней антикоррозионной защиты, с нормативным сроком их эксплуатации неболее 18 - 20 лет. Существующие в коммунальном водном хозяйстве РоссийскойФедерации объемы применения металлических труб (более 75 % от всех видов труб)и сложности с массовым выпуском промышленностью металлических труб с внутреннейзащитой вызывают необходимость создания при водоканалах специальныхподразделений для проведения внутренней антикоррозионной защиты вновьстроящихся и эксплуатируемых сетей. В связи с этим для регионов предлагаютсяследующие технические решения:
· создатьбазу (цех) для внутренней защиты новых труб методом центробежного набрызгацементно-песчаного раствора. Это обеспечит получение соответствующей санитарнойнадежности строящихся водоводов из металлических труб и повышение расчетногосрока их эксплуатации до 50 лет и более;
· создатьспециализированный участок по бестраншейному восстановлению (реновации) сетейводоснабжения и канализации с оснащением их необходимым технологическимоборудованием, в том числе:
а) комплектомоборудования для очистки действующих металлических трубопроводов диаметром 100- 1400 мм от продуктов коррозии (обрастаний) и нанесения внутреннейцементно-песчаной защиты;
б) комплектомоборудования для диагностики (контроля) вновь строящихся и адресногопрецезионного ремонта действующих сетей (передвижная установка с ТВ-роботом).
Стоимость работпо восстановлению действующих сетей составляет примерно 25 - 40 % от стоимостиработ по их перекладке или укладке новых трубопроводов.
Расчетные срокиокупаемости:
- базы длянанесения внутренней цементно-песчаной защиты на новые трубы - 2 года;
- комплекта дляреновации с помощью цементно-песчаной защиты - 5 лет.
Эффективностьфункционирования централизованных систем питьевого водоснабжения обеспечиваетсядвумя неразрывно связанными компонентами: управленческой и эксплуатационной.
Поиск решений,направленных на повышение качества питьевой воды, лежит в области новыхтехнологических приемов, усовершенствований условий эксплуатации сооружений ит.п.
Вместе с темзначение управленческой компоненты, регулирующей, координирующей и направляющейвсе сферы деятельности водопровода и формирующей условия получения питьевойводы надлежащего качества, имеет решающее значение.
Сущностьуправленческой компоненты может быть представлена как ответственность высшегоруководства за конечный результат работы системы водоснабжения.
Законодательные акты и постановленияПравительства Российской Федерации, отечественные и международные стандартыпоследних лет направлены на всестороннее совершенствование управленческойструктуры организаций.
В первуюочередь к ним относятся следующие документы:
законы Российской Федерации:
«О сертификациипродукции и услуг», «О стандартизации», «Об обеспечении единства измерений», «Осанитарно-эпидемиологическом благополучии населения», «О лицензированииотдельных видов деятельности»;
постановления Правительства РоссийскойФедерации:
«О некоторыхмерах, направленных на совершенствование систем обеспечения качества продукциии услуг» от 2 февраля 1998 г. № 113;
«Об утвержденииПравил пользования системами коммунального водоснабжения и канализации вРоссийской Федерации» от 12 февраля 1999 г. № 167;
«Об утвержденииПоложения об осуществлении Государственного контроля за использованием иохраной водных объектов» от 16 июня 1997 г. № 716;
«Об утвержденииПравил предоставления коммунальных услуг и Правил предоставления услуг повывозу твердых и жидких бытовых отходов» от 26 сентября 1994 г. № 1099;
санитарныеправила и нормы СанПиН2.1.4.559-96. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству водыцентрализованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
Международные стандарты серии ИСО 9000-94.Отечественные стандарты серии ГОСТ Р 40 000, касающиеся сертификации системкачества производств, а также нормативные документы Госстандарта РФ,устанавливающие порядок, правила и требования в области сертификации продукциии услуг.
Таким образом, в настоящее время в РоссийскойФедерации сформировано принципиально новое правовое и экономическоепространство, в котором должны работать организации, эксплуатирующие инженерныесистемы жизнеобеспечения, в том числе и организации ВКХ, включающее в первуюочередь новые требования в части наличия у организации ВКХ соответствующихлицензий на право деятельности и сертификатов, подтверждающих качествопродукции, как той, которая выпускается, так и той, которая поступает напредприятие.
Законы ипостановления Правительства Российской Федерации направлены на упорядочениедеятельности управленческих структур организаций, повышение их роли,ответственности и полномочий.
Законодательствомустановлено, что муниципальные организации ВКХ, осуществляющие эксплуатациюсистем водоснабжения и канализации городов и населенных пунктов, а такжепредприятия других видов собственности, которые осуществляют различного родадеятельность в области водоснабжения и канализации, должны иметьсоответствующую лицензию на право деятельности.
Системалицензирования в Российской Федерации начала формироваться с 1991 года.
Одним из первыхзаконодательных актов по лицензированию являлось постановление Совета МинистровРСФСР от 08.11.91 № 593 «О введении государственного лицензированиястроительной деятельности на территории РСФСР». Постановление было направленона защиту прав и интересов потребителей строительной продукции. Документомустанавливались организационно-правовые основы лицензионной деятельности,определялись виды подлежащей лицензированию строительной деятельности (т.е.строительно-монтажных, проектных работ, инженерных изысканий и т.д.), порядоклицензирования и выдачи лицензий, статус и функции лицензионных органов.
Переход в 1992году к интенсивному развитию рыночных отношений, а также появление на рынкетоваров и услуг все большего числа самостоятельных хозяйствующих субъектоввызвали необходимость создания новых механизмов правового регулирования и вдругих отраслях деятельности в целях защиты законных прав и интересовпотребителей и предпринимателей.
ПостановлениемПравительства РФ № 1418 от 24.12.94 «О лицензировании отдельных видовдеятельности» было положено начало единой государственной политики в областилицензирования отдельных видов деятельности и обеспечения жизненно важныхинтересов личности, общества и государства.
Согласнопостановлению был утвержден Перечень, включающий 26 видов деятельности, наосуществление которых требуется лицензия, в том числе вид деятельности«Эксплуатация инженерных систем городов и населенных пунктов».
В целях дальнейшего совершенствованияобеспечения единой государственной политики при осуществлении лицензирования,регулировании и защите прав и интересов граждан, нравственности и здоровья,обеспечения обороны страны и безопасности государства, а также установленияправовых основ единого рынка в июне 1998 г. был принят Федеральный закон «Олицензировании отдельных видов деятельности».
В законе данперечень видов деятельности, на осуществление которых требуются лицензии(статья 17), в том числе:
- эксплуатацияцентрализованных систем питьевого водоснабжения и систем водоотведениягородских и других поселений.
В Переченьвключены также такие виды деятельности, как:
- эксплуатацияаппаратуры и систем контроля противоаварийной защиты и сигнализации;
- эксплуатациякотлов и сосудов, работающих под давлением, трубопроводов пара и горячей воды;
- эксплуатациявзрыво- и пожароопасных, химически опасных и вредных производств;
- эксплуатацияинженерных инфраструктур городов и других населенных пунктов;
- другие видыдеятельности, осуществление которых может быть необходимым при эксплуатациицентрализованных систем питьевого водоснабжения и систем водоотведения.
Эти видыдеятельности могут осуществляться как организацией, эксплуатирующейцентрализованные системы питьевого водоснабжения и системы водоотведения, так идругими специализированными организациями по договорам.
В соответствиис законом лицензия выдается отдельно на каждый лицензируемый вид деятельности.
Виды деятельности, не включенные в статью 17Федерального закона, осуществляются без лицензий, за исключением случаев, еслилицензирование видов деятельности не предусмотрено иными федеральными законами.Так, лицензирование пользования поверхностными водными объектами осуществляетсяв соответствии с Водным кодексом Российской Федерации и постановлениемПравительства РФ № 383-1997 г.
Лицензированиеосуществляется при обязательном соблюдении законодательства РоссийскойФедерации, экологических, санитарно-эпидемиологических, гигиенических (Федеральный закон«О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»), противопожарных норми правил, а также положений о лицензировании, перечней работ и услуг дляконкретных видов деятельности.
Основным требованием при лицензированиицентрализованных систем питьевого водоснабжения является выполнение нормативныхдокументов по качеству воды - СанПиН2.1.4.559-96 и «Правил технической эксплуатации систем водоснабжения иводоотведения населенных мест».
В случаеневыполнения требований СанПиН2.1.4.559-96 на действующих системах, но выполнения всех другихлицензионных требований и условий, лицензия может быть выдана только приналичии согласования Санэпиднадзора отклонений от нормативов с указанием срокадействия и мероприятий по их устранению. В лицензионных условияхустанавливаются срок действия лицензии и ее приостановление в случаеневыполнения нормативов в указанные сроки.
Лицензированиеосуществляют в соответствии с правилами и требованиями, в которых даетсяперечень необходимой документации, устанавливаются объем и полнота информации,указывается соответствующее согласование и др.
Федеральный закон «Осанитарно-эпидемиологическом благополучии населения» конкретно устанавливаетусловия санитарно-эпидемиологического благополучия населения. К их числуотносят лицензирование видов деятельности, представляющих потенциальнуюопасность для человека (статья 2 п. 1); в статье 40 пп. 1, 2 приводятся отдельные видыдеятельности (работ, услуг), представляющие потенциальную опасность для человека,среди них производство и реализация питьевой воды..., эксплуатация системинженерной и транспортной инфраструктур, включая централизованные системыпитьевого водоснабжения.
Эта статьсяопределяет также обязательность требования лицензирования данных видовдеятельности. При этом отмечается, что лицензирование возможно только приусловии предоставления санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии,в частности, питьевой воды санитарным правилам. Однако наличие лицензии даетправо на определенный вид деятельности, но не может гарантировать ее качество.
Законодательством Российской Федерациипредусмотрена процедура сертификации продукции, услуг, систем качества,производств и обязательной аккредитации лабораторий.
Именно наличиесертификата является гарантией обеспечения необходимой уверенности в том, чтодолжным образом идентифицированная продукция, процесс или услуга соответствуетконкретному стандарту или другому нормативному документу.
Базовым закономРоссийской Федерации, направленным на защиту потребителя от недобросовестностиизготовителя и подтверждение соответствия показателей качества любой продукцииустановленным требованиям, является закон «О сертификации продукции и услуг».
Онустанавливает цели, принципы, общие правила и рекомендации по проведениюсертификации в Российской Федерации.
Главной задачей централизованных системкоммунального водоснабжения является обеспечение потребностей в питьевой воденадлежащего качества граждан и юридических лиц.
Надлежащеекачество питьевой воды, направленной потребителю, подтверждается еесоответствием требованиям Санитарных правил и норм СанПиН2.1.4.559-96. Этот нормативный документ устанавливает необходимость длякаждого водопровода разработки рабочей программы контроля качества, учитывающейрегиональные особенности химического состава воды водоисточника.
Согласно методическим указаниям по внедрениюи применению Санитарных правил и норм СанПиН2.1.4.559-96, рабочая программа представляется на утверждение спояснительной запиской, содержащей план мероприятий с финансовыми затратами, поподготовке сооружений к работе в условиях внедрения нового нормативногодокумента.
При согласованиирабочей программы устанавливаются источники финансирования всехподготовительных работ. В этом же документе указывается, что при внедрениипроверяют наличие лицензий, дающих право эксплуатации систем водоснабжения исертификатов на всю продукцию, поступающую на водопроводную станцию иконтактирующую с питьевой водой в процессе ее производства.
Конкретная продукция, используемая в процессеприготовления питьевой воды, подлежащая обязательной сертификации, определена вдокументе «Номенклатура продукции и услуг (работ), в отношении которыхзаконодательными актами Российской Федерации предусмотрена их обязательнаясертификация».
К их числуотносятся коагулянты, активированные угли, природные сорбирующие материалы,трубы, оборудование для подготовки и очистки питьевой воды, в том числеозонаторное, электролизеры; установки для очистки воды; оборудование дляводопроводно-канализационного хозяйства; установки для обеззараживания воды;установки для очистки питьевой воды и улучшения качества питьевых вод, загрузкифильтрующих и др.
Сертификацииподлежат все оборудование и товары (продукция), используемые в технологииводоподготовки. Получение лицензии должно ставиться в зависимость от наличия(отсутствия) в организации соответствующих сертификатов.
· Дляцентрализованных систем питьевого водоснабжения, которые были введены вдействие до принятия закона «О сертификации продукции и услуг», обязательнаясертификация устройств, оборудования и т.п., используемых в процессеэксплуатации, должна быть проведена при реконструкции и модернизации систем,замене устаревшего оборудования в соответствии с упомянутой «Номенклатурой...».В этом случае следует отдавать предпочтение тому виду оборудования, на котороеимеются сертификаты соответствия, в том числе полученные на добровольнойоснове.
· Сертификацияосуществляется в соответствии с документацией Госстандарта Российской Федерации«Правила по проведению сертификации в Российской Федерации», «Порядокпроведения сертификации продукции в Российской Федерации» и др. Эти документыустанавливают два вида сертификации: обязательную и добровольную. Обязательнаясертификация осуществляется в случаях, предусмотренных законодательными актамиРоссийской Федерации. Добровольная сертификация проводится по инициативеюридических лиц и граждан. Сертификацию осуществляют органы по сертификации,специально аккредитованные Госстандартом России.
Предприятие ВКХобязано соблюдать нормативные требования к аттестации лабораторий и выполнениюсоответствующих измерений по контролю качества питьевой воды (закон РФ «Обобеспечении единства измерений»).
Всепроизводственные лаборатории, осуществляющие контроль качества воды, испытанияполученной продукции, должны быть аттестованы в обязательном порядке всоответствии с рекомендациями МИ2427-97 «Оценка состояния измерений в испытательных и измерительныхлабораториях» и аккредитованы (в добровольном порядке) в соответствии с ГОСТ Р51000.3-96 «Общие требования к испытательным лабораториям».
Все измерения влаборатории должны проводиться в соответствии с аттестованными в установленномпорядке методиками, перечень которых дан в ГОСТР 51232-98.
В лабораториидолжны быть установлены критерии соответствия качества питьевой водынормативным требованиям.
Таким образом,наряду с отраслевыми и нормативными законодательными документами федеральногоуровня, постановлениями Правительства РФ, регламентирующими порядокфункционирования систем водоснабжения городов и населенных пунктов в РФ,лицензии, гигиенические заключения, сертификаты соответствия - обязательныедокументы, необходимые при эксплуатации систем водоснабжения.
1. СанПиН2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству питьевой водыцентрализованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
2. ГОСТР 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контролякачества.
3. СанПиН2.1.4.027-95. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения иводопроводов хозяйственно-питьевого назначения.
4. СанПиН4630-88. Охрана поверхностных вод от загрязнений.
5. ГОСТ2761-84. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.
6. Современныетехнологии и оборудование для обработки воды на водоочистных станциях. М., НИИКВОВ, 1997.
7. Методическиерекомендации по применению озонирования и сорбционных методов в технологииочистки воды от загрязнений природного и антропогенного происхождения. М., НИИКВОВ, 1995.
8. Руководствопо технологии подготовки питьевой воды, обеспечивающей выполнение гигиеническихтребований в отношении хлорорганических соединений. М., ОНТИ АКХ, 1989.
9. Указанияпо совершенствованию технологии коагуляционной обработки воды с целью сниженияконцентрации остаточного алюминия. М., ОНТИ АКХ, 1988.
10. Усольцев В.А., Соколов В.Ф., Алексеева Л.П., Драгинский В.Л. Подготовка воды питьевогокачества в г. Кемерове. М.: ВИМИ, 1996.
11. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды - Л.: Химия, 1982.
12. Мельцер В.З. Фильтровальные сооружения в коммунальном водоснабжении. - М.:Стройиздат, 1995.
13. Переченьматериалов, реагентов и малогабаритных очистных устройств, разрешенныхГоскомитетом санитарно-эпидемиологического надзора РФ для применения в практикехозяйственно-питьевого водоснабжения. Госкомсанэпиднадзор РФ.
14. Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки. - М.: Стройиздат, 1980.
15. Трунов П.В., Зубко А.Л., Христолюбов В.Н. Эффективные дренажные системыфильтров // Водоснабжение и санитарная техника, 1999. № 11.
16. Методическиеуказания по внедрению и применению СанПиН2.1.4.559-96. МУ2.1.4.682-97, Минздрав России, 1998.
17. МУК4.2.671-97. Методы санитарно-микробиологического анализа питьевой воды.
18. МУК4.2.668-97. Санитарно-паразитологические исследования воды.
19. Русанова Н.А. Подготовка питьевой воды с учетом микробиологических ипаразитологических показателей // Водоснабжение и санитарная техника, 1998, №3.
20. Руководствопо применению технологий, обеспечивающих эпидемическую безопасность питьевойводы в отношении вируса гепатита и других энтеротропных вирусов. М., ОНТИ АКХ,1990.
21. Технологическийрегламент по очистке и обеззараживанию природных вод от цист патогенныхкишечных простейших и яиц гельминтов.
22. Драгинский В.Л., Корабельников В.М., Алексеева Л.П. Предложения по повышениюэффективности очистки воды при подготовке водоочистных станций к выполнениютребований СанПиН2.1.4.559-96, М., 1998.
23. Любарский В.М., Беляева С.Д. и др. Щелочная регенерация коагулянта приизвестковой обработке осадков // Водоснабжение и санитарная техника, 1989, № 5.- М.: Изд-во лит-ры по строительству.
Новости
Библиотека
Soft по ОТ и ПБ
Консультации по ОТ
Обучение по охране труда и пр.
Услуги для ОТ
Форум
Золотой фонд
Соцсеть специалистов (ССОТ)
