КГ Акулов

ство любых объектов, не связанных с нуждами водопрово­ да. При необходимости строительства на территории первого пояса выгребных уборных они долж ны быть оборудованы водонепроницаемыми выгребами. Больш ое внимание должно быть уделено содержанию территории в чистоте, своевременной вывозке отбросов. На территории и акватории первого пояса ЗСО запрещ аю тся ры бная ловля, купание, стирка белья, не допускается катание на лодках. Назначение второго и третьего поясов ЗСО (зона ограниче­ ния) различно для подземных и поверхностных водоисточ­ ников.

Основной задачей второго и третьего поясов ЗСО поверхностного водоисточника является ограничение микробного загрязнения в створе водозабора до степени, требуемой ГОСТом «Правила выбора и оценка качества источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения» с учетом возможностей очистных соору­ жений данного водопровода. Ведущим принципом при установлении верхних границ этих поясов являю тся зако­ номерности отмирания поступившей со сточными водами микрофлоры в реке. Установлено, что этот процесс имеет экспоненциальный характер и может быть выражен урав­ нением:

N [= N o-10 ~kt,

где N0—концентрация бактерий в месте загрязнения воды, концентрация бактерий по истечении времени t; к—

Допустимая концентрация бактерий у места водозабора (N ,) задается, исходя из возможности очистных сооруж е­ ний конкретного водопровода довести ее до уровня требо­ ваний ГОСТа 2874— 82 «Вода питьевая». Таким образом, время отмирания бактерий до заданной концентрации зависит от их исходной концентрации и константы скоро­ сти отмирания. П оследняя величина обусловлена климати­ ческим районом, в котором расположен водный объект, и временем года. Точные величины константы скорости отмирания отсутствую т, однако эмпирически установлена средняя величина снижения концентрации сапрофитов для второго (умеренного) климатического района 2 % в час летом. При этом практически полная элиминация исход­ ной микрофлоры произойдет за 2 сут (48 ч).

Принимая во внимание, что в течение 1-х суток после

практически полного отмирания исходной микрофлоры во втором климатическом районе летом долж на быть не менее 3 сут. Зимой процессы отмирания микрофлоры протекаю т медленнее и поэтому верхняя граница ЗСО поверхностного водоисточника устанавливается на рассто­ янии, определяемом пробегом воды в первом и втором климатических районах — в течение 5 сут, в третьем и четвертом — в течение 3 сут. Если при этом за пределами второго и третьего поясов ЗСО непосредственно у их границ оказы ваю тся крупные постоянные источники бак­ териального загрязнения, они долж ны быть включены в территорию зоны с целью проведения оздоровительных мероприятий.

В Европейской части СССР размер второго пояса ЗСО вверх по течению составляет примерно 30— 60 км для рек средней и большой мощности. Н а малых реках, с расхо­

Граница второго пояса ЗСО проточного водоисточника ниже по течению, учитывая возможность влияния так назы ваемы х нагонных ветров, приводящих к обратному течению воды, долж на устанавливаться на расстоянии не менее 250 м от водозабора.

Н а непроточных водоемах граница второго пояса ЗСО долж на быть удалена по акватории во все стороны от водозабора на расстояние от 3 до 5 км в зависимости от местных гидрологических условий.

Боковы е границы второго пояса ЗСО поверхностного источника определяю тся береговой полосой, ширина кото­

хностного водоисточника направлены на регулирование всех видов строительства и хозяйственной деятельности, в основу которого должно быть положено ограничение плотности населения, недопущение образования очагов загрязнения, сокращ ение использования водоема населе­ нием для бытовых целей (стирка белья, водопой скота и

т. п.).

Важен контроль за изменением технологических про­ цессов на территории зоны для предотвращ ения повыш е­ ния степени опасности и увеличения количества сточных вод. Контроль за спуском сточных вод долж ен проводить­ ся в полном соответствии с водно-санитарным законода­ тельством по санитарной охране водоемов. При технико­ экономическом обосновании невозможности долж ного обезвреживания сточных вод объекта, расположенного на территории второго пояса ЗСО, необходимо принимать меры по переброске таких вод за границу водораздела

источника водоснабжения.

Больш ое значение для улучшения состава поверхно­ стного стока имеет посадка деревьев декоративных (не плодовых) пород и луговой травы на ближайш ей к берегам

полосе шириной 100— 150 м.

О бязательному регулированию подлежит судоходство в акватории второго пояса ЗСО . Все суда, проходящие по акватории зоны, долж ны быть оборудованы сборниками фановых и хозяйственно-бытовых вод с вы грузкой их на специальные береговые насосные станции.

Для изучения качества воды источника водоснабж е­ ния, своевременного обнаружения его ухудш ения и предъ­ явления обоснованных требований по поддержанию долж ­ ного санитарного состояния санитарноэпидемиологическая служба организует систематическое наблюдение за акваторией и территорией второго и треть­ его поясов ЗСО с проведением динамических лаборатор­

ных анализов воды.

Задачей второго и третьего поясов ЗСО подземных источников является сохранение постоянства природного состава воды в водозаборе, которая, как правило, непос­ редственно, без обработки, используется для питьевых целей. Другими словами, задача заклю чается в защите эксплуатируемого горизонта в районе водозабора от по­ верхностных загрязнений. В водоносный горизонт повер­

хностные загрязнения могут проникать через область питания горизонта, где он выклинивается на поверхность, через деф екты водонепроницаемой кровли, так называ­ емые гидрогеологические окна, либо через нарушенные при бурении скваж ины геологические структуры , когда создается связь между выше- и ниже расположенными горизонтами. Особенно высока возможность загрязнения

ограниченных участках не гарантированы от поверхно­ стного загрязненияя, что и определяет необходимость создания ЗСО.

Для эф ф ективной защ иты подземных вод от микробно­ го загрязнения служ ит второй пояс ЗСО, ограниченный контуром, от которого время движения загрязненного потока до водозабора (скважины) должно быть не меньше времени, в течение которого патогенные бактерии и вирусы теряю т жизнеспособность и вирулентность. Грани­ ца второго пояса определяется гидродинамическими рас­ четами, в которы х допустимое время продвижения фронта микробного загрязнения (основной параметр) принимается

подземными водами вне области захвата, или достигнут водозабора, но не ранее расчетного времени, определяемо­ го принятой средней продолжительностью его техниче­ ской эксплуатации (не менее 25 лет, или около 9000 сут).

При гидродинамических расчетах времени продвиже­ ния загрязнения учитываю тся уклон подземного потока, активная пористость водовмещающих пород, мощность водоносного горизонта и дебит водозабора — все парамет­ ры , от которы х зависит скорость подземного потока.

М ероприятия во втором и третьем поясах ЗСО подзем­ ных источников водоснабжения направлены на защиту почвенного покрова от повреждения и загрязнения. С этой целью^ на территории зоны долж ны быть выявлены все бездействующ ие скваж ины , представляющие опасность как источники загрязнения водоносного горизонта. Они долж ны быть затампонированы или восстановлены. Со­ оружение новых скважин на территории ЗСО сопровожда­ ется изменением гидродинамических условий, лежащ их в основе расчета территории зоны, и влечет за собой

■необходимость пересмотра утвержденных ранее и действу­ ющих границ зоны.

На территории второго и третьего поясов ЗСО запре­

щаю тся разработка полезных ископаемых, подземное складирование (захоронение) твердых отходов, а такж е сооружение скважин для закачки отработанных вод в глубокие подземные горизонты.

Размещение складов ядохимикатов, минеральных удоб­

рений, горю чесмазочных материалов, сооружение накопи­ телей промышленных стоков, шламохранилищ и других объектов, обусловливающих опасность химического за­ грязнения подземных вод, может быть разреш ено в исключительных случаях, лишь при хорошей естественной защите эксплуатируемых водоносных горизонтов и при условии выполнения специальных гидроизоляционных ме­ роприятий при строительстве этих объектов.

На территории второго пояса ЗСО, кроме того, запре­ щ ается размещение кладбищ, скотомогильников, сооруж е­ ний почвенной очистки сточных вод и нечистот, животно­ водческих предприятий и других хозяйственных объектов, обусловливающих опасность микробного загрязнения

почвы.

Ж илая застройка на территории второго пояса ЗСО подземного источника водоснабжения долж на быть кана­ лизована или оборудована водонепроницаемыми вы греба­ ми.

Глава 4

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Воды подземных источников водоснабж ения часто соответствуют требованиям ГОСТа 2874— 82 «Вода пить­ евая» и надежно защ ищ ены от загрязнения. Основным принципом организации централизованного водоснабжения из таких источников является сохранение исходного каче­ ства воды источника. Однако иногда в подземных водах встречаю тся повышенные концентрации отдельных хими­ ческих соединений (ж елезо, фтор, соли ж есткости или суммарный сухой остаток). При наличии гидравлической связи с поверхностным водным объектом, близости зоны

микробиологическое загрязнение воды.

Вода поверхностных источников водоснабжения содер­ ж ит разнообразные ингредиенты, количество которы х в питьевой воде ограничивается ГОСТом. В летние месяцы в водоисточниках, особенно в водохранилищах, бурно развивается фито- и зоопланктон. В больших пределах (от десятков до нескольких ты сяч миллиграммов в 1 л)

колеблется содержание взвешенных веществ, которые

0,001 мкм образую т с водой коллоидные растворы . М оле­ кулярно-диспергированные вещества с размером частиц менее 0 , 0 0 1 мкм находятся в воде в истинно растворенном состоянии.

Вводе поверхностных водоемов обычно имеется боль­

шое количество разнообразны х бактерий и вирусов, среди

которы х встречаю тся и патогенные. К ак правило, при организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабж ения вода источника долж на пройти ту или иную обработку, целью которой является доведение ее

состава и свойств до требований ГОСТа 2874— 82 «Вода питьевая».

Способы и методы улучшения качества воды. Способы и методы улучш ения качества воды и состав водоочи­ стных сооружений хозяйственно-питьевого водопровода зависят от свойств воды источника. Основными способами улучш ения качества воды являю тся осветление, обесцве­ чивание и обеззараж ивание. Под (осветлением воды пони­ маю т удаление из нее взвептрнц^х нешестн Обесцвечива­ ние ВоДы — устранение пкряшрнцму к г ^ г-ггтоп ТШ Г ттгтТш ПО растворенных вещ еств. Целью обеззараЗШванйЯ-ТГвЛя- ётсй обезвреживание содерж ащ ихся в воде водоисточника

^патогенных бактерий и вирусов.

Вряде случаев приходится прибегать к специальным методам обработки, целью которых является удаление из воды каких-либо конкретных химических соединений или,

наоборот, введение необходимых для организма человека элементов в воду.

О с в е т л е н и е и о б е с ц в е ч и в а н и е . В современных условиях больш ое значение имеет предварительное удале­ ние из воды фито- и зоопланктона, способных к разраста­ нию на очистных сооружениях, что затрудняет их работу. Д ля предварительной очистки воды от планктона и круп­ ных примесей использую тся микрофильтры и барабанные сита. Эти сооружения применяют при продолжительности цветения водоема не менее 1 мес и среднемесячном содержании планктона свыше 1 0 0 0 клеток в 1 с м 3 воды.

Основной частью микрофильтров и барабанных сит (рис. 7) является многогранный барабан с фильтрующими элементами — прямоугольными рамами, на которые между двумя поддерживающими сетками натянута фильтрующ ая

••подается внутрь барабана и, фильтруясь через сетку, поступает в камеру микрофильтра, а оттуда — в трубопро-

Рис. 7. М икрофильтр (схема).

вод, подающий воду на другие сооружения. Барабан погружен в камеру на 3/s диаметра и постоянно вращ ает­ ся. Н а сетки, находящ иеся в верхнем положении, поступа­ ет промывная вода, которая, смывая задерж анные загряз­ нения, через воронки отводится в канализацию .

на 60— 90 % — фитопланктон. Применение микрофильтров позволяет намного улучшить работу последующ их соору­

жений.

Известными методами осветления воды, механическим отстаиванием и фильтрацией, удается задерж ать взвеш ен­ ные частицы размером более 0,1 мкм. Для удаления из воды коллоидов необходимо предварительное разруш ение

их структуры и коагулирование.

^ Коагуляцией назы вается процесс укрупнения, агрега­ ции коллоидных и тонкодиспергированных примесей воды, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения. Коагуляция заверш ается образованием видимых невооруженным гла­ зом агрегатов — хлопьев. Различаю т два вида коагуляции, коагуляцию в свободном объеме, происходящую в каме­ рах хлопьеобразования, и контактную коагуляцию , проте­ каю щ ую в толще зернистой загрузки или в массе взвеш ен­ ного осадка. К оагуляция примесей воды позволяет интен­ сифицировать процессы осветления и обесцвечивания.

Коагуляция происходит под влиянием химических ре­ агентов— коагулянтов (коагуляторов), в качестве которых применяют соли алюминия или ж елеза. В отечественной практике в качестве коагулянта наиболее широко исполь­ зую т сульфат алюминия А Ь (S0 4) 3 . Обычно применяют неочищенный глинозем, который содержит 33 % безвод­

коагулянта .-Используется—так-ж-р оксихлоригт А лю м иния [AI 2 (ОН) 3]С1-6Н 20 и алюминат натрия N аАЮТГпрТГ коагулировании которыми активна^ реакция воды практически

не изм еняется, что очень важно по технологическим соображ ениям .

Однако необходимость подщелачивания воды при их использовании, а такж е вы сокая коррозионная активность ограничиваю т использование солей ж елеза в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Вода, обладаю щ ая значительной цветностью и мутно­ стью , представляет собой полидисперсную систему, со­ держ ащ ую элекролиты , коллоидные частицы (главным образом гуминовые кислоты и их соли) и грубодисперсные примеси. При добавлении к воде раствора коагулянта, в частности сульфата алюминия, происходит его гидролиз с образованием коллоидного раствора гидрата окиси алюми­

лоида гидрата окиси алюминия с отрицательно заряж ен­ ными коллоидами воды происходит потеря заряда, приво­ дящ ая к агломерации коллоидных частиц и выпадению их в осадок. Ры хлы е хлопья коагулированных коллоидов увлекаю т за собой частицы взвеси. О бладая большой

удельной поверхностью , они активно адсорбирую т и часть растворенных в воде веществ.

Н аряду с этим основным процессом происходит коагу­ ляция положительно заряженного золя гидрата окиси алюминия под влиянием противоположно заряженных ионов электролитов, находящихся в воде, а такж е коагу­ ляция отрицательно заряженных коллоидов гуминовых

вещ еств под влиянием не успевшей гидролизоваться соли коагулянта.

Гидролиз коагулянта является обратимой реакцией и на степень его полноты оказы вает влияние активная реакция и щ елочность воды. Понижение pH подавляет

тельно заряж енны й алюминат-ион A lO j, не приводящий к коагуляции.

Приемлемое для гидролиза значение pH 4,3— 7,6, оптимальное 5,5— 6,5. Н а эффективность коагуляции влияю т такж е количество грубой взвеси, частицы которой

Предварительный расчет оптимальной дозы производится с учетом щелочности и цветности обрабатываемой воды. Однако, учитывая сложность физико-химических процес­ сов, приводящих к коагуляции, предварительно рассчитан­ ная'д оза обязательно долж на уточняться опытным путем, у Для ускорения процесса коагуляции и интенсификации работы очистных сооружений применяют так называемые ф локкулянты — высокомолекулярные синтетические со­ единения. Р а зл ичак5Т"ЗГло ккулянт ьi анионного (полиакри­ ламид, К-4, К -6 , активизированная кремниевая кислота) и катионного (например, ВА-2) типа. Ф локкулянты анионно­ го типа требую т предварительной обработки воды коагу­ лянтом, катионные ф локкулянты в предварительном вве­ дении коагулянта не нуж даю тся. Применение флоккулянтов позволяет ускорить процесс коагуляции, увеличить скорость восходящего движения воды в осветлителях со слоем взвешенного осадка, уменьшить время пребывания воды в отстойниках за счет увеличения скорости осаж де­ ния хлопьев, увеличить скорость фильтрования и продол­

жительность фильтроцикла.

Ассортимент веществ, обладающ их флоккулирующ ими свойствами, постоянно расш иряется. Для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения допуска­ ю тся лишь флоккулянты , прошедшие гигиеническую ап­

робацию и включенные в список ПДК.

В составе сооружений для коагуляции долж ны быть дозатор, смеситель и камера хло пьсой ра зова ния . НазначеНГге^СТюружений ясно из их названия. И звестно большое количество конструкций, различаю щ ихся материалоемко­ стью , сложностью монтажа и эксплуатации, эф ф ективно­ стью работы и производительностью . Указанные различия учитываю тся при разработке проектов схемы сооружений.

Коагуляция только подготавливает воду для дальней­ шей обработки — осветления и обесцвечивания и в этом смысле не является самостоятельным процессом. В ряде случаев в схеме обработки воды коагуляция может осут-

ствовать.

О с в е т л е н и е и о б е с ц в е ч и в а н и е . Первым этапом осветления водопроводной воды, прошедшей или не про­ шедшей коагуляцию, является осаждение взвешенных вещ еств в отстойниках. Принципом работы отстойника является замедление скорости движения воды при увели-

Рис. 8. Горизонтальный отстойник (схема). и—гидравлическая постоянная; v—скорость потока.

чении сечения потока. Осаждением удается удалить из воды грубодисперсные примеси (частицы размером более 100 мкм). В зависимости от направления движения воды различаю т горизонтальные и вертикальные отстойники.

Горизонтальный отстойник (рис. 8 ) представляет собой прямоугольный, вы тянуты й в направлении движения воды резервуар, снабженный приспособлениями для сообщения воде ламинарного течения. Дно горизонтального отстойни­ ка имеет наклон в сторону входной части, где находится приямок для сбора осадка. О светляемая вода поступает через водосливной лоток и далее через дырчатую перего­ родку с одной из торцовых сторон отстойника, а выходит с другой торцовой стороны через ды рчатую перегородку и

Вертикальный отстойник (рис. 9)— резервуар кониче­ ской или пирамидальной формы. В центре резервуара помещ ается металлическая труба, в верхнюю часть кото­ рой поступает осветляемая вода. При включении в схему обработки воды процесса коагуляции центральная труба служ ит камерой хлопьеобразования. Пройдя ее сверху вниз, осветляемая вода поступает в зону осаждения, которую проходит по всему ее сечению снизу вверх с небольшой скоростью .

Осветленная вода переливается через борт отстойника в круговой желоб. О садок, накапливающийся в нижней

потока воды в вертикальном отстойнике определяется по данным лабораторного эксперимента с водой источника или по данным эксплуатации отстойников, работающих в аналогичных условиях; обычно она колеблется в пределах