Методическое пособие 787

существующего состояния сетей, и позволит наметить новую концепцию для положительного решения проблемы.

В основу проектирования водоотводящих самотечных сетей положена методика расчёта в условиях установившегося и равномерного движения сточных вод с концентрацией взвешенных веществ до 500 мг/л и температурой 10 0С. Для обеспечения незасоряемости труб при пропуске максимального секундного расхода подбираются диаметры труб и уклоны их укладки из условия скорости движения воды в них не ниже критической, а наполнения -

h, не превышающего 0,6d (для диаметров d =150-250 мм) и 0,8d – для диаметров d 1000 мм. Ограничения степени наполнения труб, принятые в нормативной литературе [1], не отвечают оптимальным гидравлическим условиям, т.е. максимальная пропускная способность труб круглого сечения по законам гидравлики достигается при наполнении h=0,95d, а наибольшие средние скорости имеют место при наполнении h=0,813d [2]. Следовательно, самотечные трубы малых диаметров работают не в лучших гидравлических условиях, даже при пропуске максимальных расходов сточных вод, которые в 2,5 – 2 раза превышают их средние секундные значения.

Например, средний секундный расход qmid=5 л/с в керамических трубах диаметром d=150 мм, уложенных с уклоном i=0,008, будет отводиться при наполнении h<0,45d со скоростью 0,7 м/с. Это условие отвечает требованиям СНиП [1]. Максимальный расход

qmax.s.=5 2,5=12,5 л/с, по этой же трубе, может быть пропущен только при наполнении h>0,75d. Такое условие не отвечает требованиям [1] (хотя максимальная пропускная способ-

ность трубы на 27 % больше – 14,22 л/с). Следовательно, выбор минимального диаметра труб и степени их наполнения, по существующим ограничениям, неизбежно ведёт к завышению диаметров и стоимости сети, без гарантии наилучших гидравлических условий, что ведёт к увеличению засоряемости сетей и возрастанию эксплуатационных затрат.

В самотечных водоотводящих сетях вероятность большого числа засорений труб возрастает из-за несоответствия гидравлических условий, положенных в теорию расчёта, фактическим параметрам сети. Реально в водоотводящих сетях имеет место неравномерный приток сточных вод по часам суток, поэтому режим движение сточных вод является неустановившимся. Температура сточной воды в различные времена года фактически колеблется от 5 до 30 0С и более. Концентрация взвешенных веществ, особенно на начальных участках дво-

ровой сети, в течение нескольких секунд может достигать 2000 3000 мг/л и более. В то вре-

мя как, при пропуске минимальных расходов (qmin=qср. Кgen.max= 5 0,38=1,9 л/с) фактические средние значения скоростей течения сточных вод в водоотводящих сетях значительно ниже

их критических величин, наполнения - h<(15 -30)d. Для d=150 мм при i=0,008 скорость будет

составлять min 0,52 м/с при h 0,3d. В этих условиях трубы засоряются. В водоотводящих сетях взвешенные вещества будут оседать на дно лотков труб, увеличивая их шероховатость. Поэтому после часов с минимальными расходами, даже при притоке равном расчётному количеству стоков, самоочищения труб происходить не будет по причине кальматации осадка более мелкими частицами взвеси и жиросодержащими веществами.

Надёжность работы водоотводящих сетей будет ещё ниже, если в населённых пунктах расположено значительное число канализационных насосных станций (КНС) для перекачки сточных вод с более низких отметок на более высокие и исключения возможности больших заглублений сети. Из опыта проектирования КНС известно, что подача насосных агрегатов должна соответствовать максимальному притоку сточных вод в КНС. При этом приёмный резервуар должен обеспечивать надёжную работу насосов при ступенчатой их работе с подачей максимального расхода и автоматическим включением насосов не более 5 раз в час. Необходимая вместимость приёмного резервуара, м3, согласно СНиП [1] должна быть не менее пяти минутной подачи стоков рабочими насосами или определяться по зависимости [3]

190

Vп. р. Q4насn. ,

где Qнас. – суммарная подача воды насосами, м3/час; n – число включений насосов в течении

1 часа (n 5 при автоматическом включении), раз/час.

Если на отдельных коллекторах водоотводящей сети населённого пункта установлено несколько КНС для перекачки малых расходов сточных вод, то несогласованность работы таких станций приводит к ещё большему увеличению общей неравномерности сточных вод и снижению надежности работы сети. Объясняется это, при малых величинах средних расходов – qmid, приближением коэффициента общей неравномерности – Kgen.max к максимальному значению. Подача насоса принимается равной максимальному притоку (Qнас.=qmax). Для нашего примера при qcp.=5 л/с, Qнас.=qmax = 12,5 л/с. При подаче воды с выше расположенных участков сети, например от трех КНС, и совпадении расходов, подача КНС, принимающей

3

эти стоки, составит Qнас. .=3 qmax=37,5 л/с. На этом же участке сети, но при отсутствии

1

КНС средний расход составит 15 л/с, в расчетный – qрасч.=qmid Kgen/max=15 2=30 л/с. Следовательно, наличие на сети водоотведения большого числа КНС ведёт к перегрузке сети на 20 %

и более, а это требует существенного удорожания сети и резко снижает эффективность её работы, из-за частых остановок одновременно всех или нескольких КНС. Большое число засорений будет не только на самотечных, но и на напорных водоотводящих сетях, т.к. при остановке насосов в напорных трубопроводах скорость движения воды может быть равна нулю от нескольких минут до 1 часа и более. Накопление осадка в напорных водоводах меняет характеристику их работы. Пропускная способность водоводов падает, поэтому снижается подача насосов и увеличиваются энергозатраты на перекачку сточных вод. В период работы КНС с меньшей подачей воды (Qнас.<qmax), велика вероятность переполнения приёмных резервуаров и создание подпоров в подводящих к КНС сетях, где также повышается вероят-

ность засорений.

Исследованием работы самотечных и напорных водоотводящих сетей установлено, что в населённых пунктах с числом КНС более трёх имеет место:

-увеличение суммарного времени работы насосов, относительно расчётного, приводит к перерасходу электроэнергии из-за снижения подачи воды в засоренные водоводы;

-частая остановка насосных агрегатов на КНС, создаёт условия, при которых скорости движения воды в напорных водоводах близки к нулевым значениям, взвеси осаждаются в трубах, увеличивая шероховатость и сопротивления, снижая подачу насосов;

-подтопления приёмных резервуаров и подводящей сети перед КНС и ГКНС могут сопровождаться вынужденными изливам сточных вод на поверхность земли, что недопустимо по нормативным требованиям.

Для повышения надёжности работы сети, целесообразно устранить имеющиеся недостатки и привести гидравлические условия в действующих сетях к полному их соответствию с расчётными, т.е. к созданию постоянства расходов, даже при неравномерном притоке сточных вод. Желательно, чтобы расчётные расходы большинства расчётных участков были

близки к средним секундным расходам круглые сутки (т.е. qрасч.=qmid=Const).

Другим вариантом улучшения работы водоотводящих сетей в условиях неравномерного и неустановившегося режима движения в них сточных вод может быть создание принципиально новой теории и методики гидравлического расчёта сети с использованием системы дифференциальных уравнений с десятками неизвестных величин. Математических решений, выведенных систем уравнений нет, т.к. неизвестных больше, чем составленных уравнений. Единственно доступным остаётся путь стабилизации гидравлических условий в сетях при нестабильном поступлении в них сточных вод. Для этого потребуются конструктивные изменения системы водоотведения и пересмотр ряда положений методики гидравлического расчёта сетей.

191

Новая концепция повышения надёжности и эффективности работы всего комплекса водоотведения (сетей, очистных сооружений и КНС) требует, прежде всего, полной стабилизации расходов на каждом расчётном участке сети в любое время суток и года. Этого можно добиться поступлением сточных вод от отдельных кварталов через один или несколько дворовых выпусков с равными по времени средними секундными расходами. Сточные воды в дворовую сеть поступают от жилых домов неравномерно, поэтому потребуется в каждом квартале перед контрольными колодцами установить подземные резервуары, которые будут одновременно выполнять функцию накопителя и усреднителя расхода [2, 4]. Подачу сточных вод можно обеспечить погружными насосами (без устройства помещения насосной станции), которые должны подавать в уличную сеть сточную воду с постоянным расходом равным среднему. При этом высота подъёма стоков насосным агрегатов не будет превышать 3–5 м. Использование такого технологического приёма позволит: 1) снизить заглубление уличной сети до минимальных значений; 2) повысить пропускную способность через существующие сети за сутки при равномерных транзитных расходах; 3) улучшить гидравлические условия работы сетей без их засорения; 4) стабилизировать приток сточных вод в приёмный резервуар ГКНС, и сократить его вместимость до минимума; 5) снизить расход электроэнергии на перекачку сточных вод; 6) снизить капитальные затраты на устройство напорных водоводов и очистных станций, рассчитанных по максимальным, по сравнению с предлагаемыми средними расходами; 7) уменьшить эксплуатационные расходы и исключить вероятность засорения сети.

Увеличение пропускной способности существующей сети особенно реально при реконструкции городов, когда малоэтажные здания заменяются зданиями повышенной этажности. Резерв существующих водоотводящих сетей появляется за счёт проектного расчёта их на пропуск максимального расхода с наполнениями ниже оптимальных. Использование для внутреннего покрытия действующих водоотводящих сетей новых полимерных материалов позволит избежать замены или перекладки сети в районах с обновленной, высотной застройкой, а также при расширении границ города за счёт строительства новых микрорайонов.

Особенно ощутимым экономическим эффектом будут отличаться показатели станции очистки сточных вод, которые традиционно рассчитываются на максимальный часовой расход стоков. Стабилизация подачи сточных вод на очистку позволит на действующих очистных станциях повысить суточную пропускную способность на 30…40 % и одновременно улучшить качество очистки, без дополнительного строительства сооружений. В конечном итоге уменьшится вероятность загрязнения водоёмов, т.е. существенно снизится концентрация загрязнений в очищенных сточных водах, выпускаемых в водоём.

По предлагаемой концепции гидравлического расчёта уличных сетей, методика должна базироваться на определении расчётного расхода после стабилизации и равномерной подачи стоков насосами (если сточные воды отводятся от всего квартала через единый дворовый выпуск после насоса). Количество дворовых выпусков во многом будет определяться местными условиями (планировкой кварталов, их размером и рельефом местности). При наличии нескольких дворовых выпусков, расчётные расходы по каждому выпуску следует считать пропорционально обслуживаемым зданиям и количеству жителей в них. При таком решении вопроса водоотведения, перед каждым выпуском потребуется устройство резервуаровусреднителей с погружными насосами и равномерной подачей сточной воды в уличную сеть.

Вотличие от существующей методики гидравлического расчёта уличных водоотводящих сетей, по предлагаемой методике за начало расчётного участка следует принимать не начало канализуемого объекта (жилого квартала или площадки промышленного предприятия); а место первого дворового выпуска. Если от проектируемого квартала предусматривается несколько дворовых выпусков, то первый расчётный участок уличной сети следует принимать между смежными выпусками, а далее каждое последующее подключение боковых уличных сетей или дворовой сети считать расчётной точкой.

Всуществующей методике гидравлического расчёта за нижнюю границу первого расчётного участка принимают либо место подключения бокового коллектора, либо точку посередине проезжей части улицы между смежными кварталами (если боковых притоков нет),

192

что не отвечает реальным изменениям расходов и ведёт к ухудшению работы водоотводящей сети. Поиск наилучшей конфигурации дворовой или внутриквартальной сети в новой застройке, с максимальным использованием рельефа местности, устройством накопителей – усреднителей в наиболее низких местах или в центре квартала, позволит существенно сократить протяжённость уличных сетей.

При самотечном режиме работы дворовых и внутриквартальных сетей, выбор их диаметров и начальных участков уличной сети, следует осуществлять в соответствии с гидравлическими параметрами движения в них сточных вод, среди которых следует отдавать предпочтение незаиляющим скоростям (а не придерживаться любой ценой рекомендуемых диаметров). При поступлении в уличную сеть постоянных средних секундных расходов, скорости течения сточных вод в уличной сети должны быть не ниже критических, а наполнения - не более 0,8dтр. В этом случае, в трубах остаётся резерв увеличения пропуска сточных вод до максимального расхода, при наполнении труб не превышающем 0,95dтр. Пропуск расходов сточных вод от вновь строящихся кварталов через существующие сети целесообразно осуществлять со средним секундным расходом после резервуаров накопителейусреднителей. Наполнение в существующих сетях любых диаметров труб при этом не должно быть более h =0,8 d.

Использование более совершенных материалов труб для устройства дворовых и уличных сетей будет способствовать увеличению пропускной способности. Например, целесообразно применять безнапорные пластмассовые трубы круглого сечения, т.к. они обладают меньшей шероховатостью и удельным сопротивлением на трение по длине. Поставка этих труб диаметром до 300 мм осуществляется в бухтах длиной 40 50 м, что позволяет уменьшить число стыковых соединений, а следовательно, и местных сопротивлений; ускорить строительство новых или реставрацию существующих сетей.

В периоды проектирования, строительства новых и реконструкции старых трубопроводов следует учитывать сопряжение участков труб, исключая подпоры воды в колодцах за счёт понижения лотка каждого следующего участка в колодах на высоту местных потерь напоров. А также при боковых подключениях необходимо учитывать их высоты и предусматривать гасители энергии в смотровых колодцах.

Выводы. Новый подход к проектированию и конструированию водоотводящих сетей

исооружений на них позволит:

1.Повысить пропускную способность сетей, или снизить их стоимость при пропуске равных суточных расходов;

2.Снизить суммарные затраты электроэнергии на перекачку сточных вод насосами;

3.Повысить надёжность работы водоотводящей сети и снизить затраты на её эксплуа-

тацию;

4.Повысить пропускную способность и качество очистки сточных вод на существующих очистных станциях и снизить загрязнение водоёмов;

5.Снизить себестоимость очистки сточных вод.

Библиографический список

1.СНиП 2.04.03-85. Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 72с.

2.Журавлев В.Д., Журавлева И.В. Механическая очистка городских сточных вод: учеб. Пособие/ Воронеж. гос. арх.- строит. ун-т, 2008. – 220 с.

3.Курганов А.М., Журавлев В.Д., Щербаков В.И., Филиппов А.Н, Журавлева И.В. Выбор оптимальной ёмкости приёмных резервуаров канализационных насосных станций.// Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. – Новосибирск, 1988, №

7.– С.92-97.

4.Патент РФ № 2138317. Резервуар-накопитель// Алексеев М.И., Бабкин В.Ф., Журавлев В.Д., Журавлева И.В. – М.: Рос-кое агентство по патентам и товарным знакам. Бюл.

№ 27 от 27.09.1999.

193

млн.т загрязненных вод [1], что приводит к ухудшению качества воды близлежащих водоемов. Но самое массированное воздействие оказывает сельское хозяйство - это смыв с сельскохозяйственных угодий почвы, включающей в себя неорганические и органические соединения, вымывание удобрений и ядохимикатов, сброс отходов животноводства. Промышленность также добавляет немалый процент фосфора в воду, например, предприятия теплоэнергетики работающие на ископаемом топливе, производство удобрений. При сжигании бытовых отходов, использовании аэрозолей загрязнение происходит через атмосферные осадки, что вызывает сложность при определении степени загрязнения водоема от данного источника.

Антропогенные факторы также активизируют процесс эвтрофирования, например создание Севанно-Разданского ирригационно-энергетического комплекса (1936-1977гг) привело к понижению уровня озера Севан более чем на 18 м, что повлекло рост биопродуктивности водоема и накопление автохтонного органического вещества в донных осадках [1]. В результате из-за «цветения воды» произошло накопление запасов азота в водоеме за счет фиксации атмосферного азота сине-зелеными водорослями, что привело к дестабилизации экосистемы и перестройке структуры трофических связей гидробионтов, уменьшению видового состава.

Помимо антропогенных факторов ухудшения качества воды водоемов следует отметить и естественные. Большое количество природных загрязнений поступает весной с паводковыми водами и во время дождей, в составе которых присутствуют растворимые и нерастворимые загрязняющие вещества: растительные остатки, продукты размыва берегов, мусор, минеральные вещества, вымываемые из почв.

Эвтрофирование водоемов является естественным процессом, обычно за несколько тысяч лет озеро меняется естественным путем из олиготропного (бедного органическими веществами, с малым содержанием углекислого газа, нерастворимостью железа и прозрачной водой) в эвтрофное (богатого органическими веществами, с малым содержанием кислорода, гибелью некоторой растительности и помутнением воды). Однако процессы урбанизации, повышенная рекреационная нагрузка приводят к аналогичным последствиям всего за несколько десятилетий, сейчас можно говорить об антропогенной эвтрофикации водоемов, противопоставляя ее естественной. Особенно остро стоит проблема с малыми реками, с искусственно созданными водоемами как ландшафтно-архитектурными, так и с водохранилищами.

Искусственные водоемы подвергаются более массированным воздействиям, так как их питание осуществляется, в основном, в паводковый период за счёт таяния льда, снега и за счет атмосферных осадков. Ливневые и талые потоки, стекающие в водоёмы, несут большое количество мусора и вредных веществ, которые в изобилии содержатся в атмосферном воздухе и почве городов. Попавшие с водой в водоем твердые органические вещества становятся объектом воздействия микроорганизмов. На их расщепление и окисление используется кислород. Это приводит, с одной стороны к изменению газового режима водоема, а с другой - к накоплению полуразложившихся остатков и к заиливанию дна. Неудовлетворительное состояние таких прудов в значительной степени связано с низким содержанием в воде растворённого кислорода, определяющего самоочищающую способность.

Самоочищающая способность водоёма является результатом химико-биологических процессов, протекающих с участием различных микроорганизмов: бактериопланктона, фитопланктона и зооплактона, способных перерабатывать органические и минеральные вещества, окислять тяжёлые металлы и другие канцерогенные вещества. Продукты очистки консервируются в нерастворимом виде, в донных отложениях, где с участием анаэробных микроорганизмов происходит дальнейшее окисление химических элементов.

При поступлении высоких концентраций органических веществ, гидробионты не успевают их использовать, и они накапливаются в водоеме. Токсичные вещества нарушают целостность экологической системы водного объекта, снижая его способность к самоочищению. Развивается эвтрофикация (цветение) водоёма, которая сопровождается вторичным загрязнением токсичными видами сине-зелёных водорослей, детритом (мертвыми органиче-

195

скими загрязняющими веществами) фито- и зоопланктоном [2]. В период максимальной биомассы сине-зелёных водорослей происходит накопление плёнок на поверхности воды с последующей их миграцией по акватории под действием течений. Сгоняемые к берегам, они образуют разлагающиеся скопления биомассы, сопровождающиеся рядом экологически опасных явлений: дефицитом кислорода, выделением комплекса токсинов, бактериальным загрязнением, образованием ароматических веществ. В этот период могут возникать помехи в водоснабжении вследствие механического закупоривания решеток и забивания фильтров на станциях водоподготовки, становится невозможным рекреация. Вода, насыщенная продуктами метаболизма водорослей аллергена, токсична и непригодна для использования в питьевом водоснабжении. Она вызывает различные заболевания, в том числе желудочнокишечного тракта. Воздействие метаболитов и токсинов приводят к ряду заболеваний у рыб и теплокровных животных, возможна массовая гибель рыб, зоопланктона.

Для борьбы с «цветением» водоемов предлагаются различные методы, но надежного способа пока не существует. В качестве основного средства борьбы с чрезмерным развитием водорослей довольно длительное время применялось купоросование воды. Водоросли чувствительны к соединениям меди, и большинство видов погибает при определенных концентрациях, которые еще безвредны для животных и человека. Однако практика показала, что водоросли способны адаптироваться к соединениям меди и выдерживать концентрации, значительно больше тех, которые первоначально вызывали их гибель [3]. При купоросовании многие виды водорослей погибают, но устойчивые формы получают особо благоприятные условия для своего развития. В результате вместо «цветения», вызванного несколькими видам водорослей, происходит неограниченное «цветение» одного вида, устойчивого к меди. Применение различных альгицидов, тоже оказалось малоэффективно, так как они действуют избирательно, а в некоторых случаях даже стимулируют развитие водорослей.

Очевидно, что для предотвращения эвтрофикации необходимо ограничить поступление в водоем биогенных и органических элементов, использовать естественные взаимоотношения различных групп гидробионтов, стабилизировать кислородный режим водоема. Для нормального протекания биохимических реакций необходимо равномерное распределение кислорода по всему объёму. В естественных условиях перемешивание осуществляется за счет естественной проточности водоёма, но последствия антропогенного воздействия, особенно на урбанизированных городских территориях, вызывает её уменьшение.

Одним из методов улучшения качества воды в водоемах являются инженерные мероприятия. Самым простым, но не всегда доступным, способом является устройство перепадов воды. Наиболее эффективно их устраивать при выпуске сточных вод. Искусственные и естественные перепады воды и водосливные плотины для аэрации загрязненных речных и очищенных сточных вод, при летней температуре воды обеспечивают концентрацию растворенного кислорода до 3 мг/л. На Люблинской станции аэрации при высоте перепада около 4 м концентрация кислорода увеличивается с 2,1-2,5 до 5,1-5,5 мг/л. На Зеленоградской станции аэрации на быстротоке длиной около 40 м и шириной 1,5 м, при перепаде уровней около 6,5 м происходит практически полное насыщение воды кислородом. На выпуске сточных вод Курьяновской станции аэрации в шахтном водосбросе при перепаде уровней около 5 м. концентрация кислорода в воде увеличивается от 4,9-5,4 до 6,9-7,0 мг/л.

Искусственные и естественные перепады воды и водосливные плотины при аэрации загрязненных речных и очищенных сточных вод, повышают содержание растворенного кислорода воде максимум до 7мг/л. Основной недостаток аэрации с помощью перепадов воды по сравнению с аэраторами других систем это малое время контакта между воздухом и жидкостью. При устройстве водосливов - аэраторов с затопленным гидравлическим прыжком, с увеличением перепада уровней и глубины нижнего бьефа эффективность аэрации увеличивается Оптимальные значения глубины нижнего бьефа составляют: для водосливов с тонкой стенкой и зубчатой стенкой - 0,9 м, для водосливов с широким порогом и зубчатым отвер-

196

стием - 0,8 м. При увеличении перепада уровней больше чем 0,7-0,8 м эффективность аэрации увеличивается незначительно.

Использование системы водооборота и струйно-вихревых аэраторов позволяет полностью насытить воду кислородом за определенный промежуток времени (зависит от мощности насосных установок и объема аэрируемого пространства). Это незаменимое устройство для очистки и улучшения качества искусственных водоемов, так как возможна полная фильтрация и очистка воды от нежелательных элементов, в зависимости от фильтрующего материала. При использовании таких аэраторов для Большого пруда Московского зоопарка, качество воды по основным показателям улучшилось в два раза, а содержание кислорода увеличилось в 5-8 раз до 7,9 мг/л [4]. Дополнительным аспектом применения таких струйновихревых аэраторов является большая площадь аэрирования и создание ощущения текущей воды, что является дополнительным эстетическим аспектом.

Особое место в создании эффектных ландшафтных композиций и насыщению воды кислородом занимают струйные аэраторы фонтанного типа. Эффективность таких аэраторов достигает максимального значения, на небольших площадях работы устройства. Постоянный водообмен и водовоздушые струи насыщают воду кислородом, что приводит к сдвигу популяций водорослей от менее желательных сине-зеленых к не столь вредным зеленым. Например, использование малой фонтанной насадки для аэрирования пруда базы отдыха «Олеандр» способствует сохранению хорошего состояния мелкого (до 1м) водоема в летний период. Для эффективной работы системы струйной аэрации необходима её комбинация с системой искусственного водооборота. Забор холодной воды осуществляется со дна водоема или придонного участка, чтобы не было взмучивания донных отложений. Распыливание происходит через насадки расположенные на подающем патрубке. При автоматическом регулировании (периодический режим работы) происходит значительная экономия электроэнергии, при постоянном уровне кислорода в воде. Такую систему аэрации целесообразно применять для водоемов с застойными зонами.

Предложенные аэрирующие устройства, несмотря на кажущуюся простоту, имеют преимущества перед химическими методами борьбы с эвтрофикацией водоемов. Они улучшают качество воды, кардинально не изменяя ее химический состав, адаптация водоема происходит постепенно, что не будет состоянием шока для биоты. Изменяется эстетическое восприятие водоема, следствием чего является улучшение самочувствия человека.

Библиографический список

1.Потапов АД. Экология / А. Д. Потапов. - М: Высш. Шк, 2000. - 446 с.

2.Помогаева ВВ. Изменение качества водоемов при антропогенной нагрузке и искусственной аэрации их фонтанными струями / ВВ. Помогаева, В.И. Щербаков, ЕВ. Дроздов // Водоснабжение, водоотведение, гидротехника, инженерная гидрогеология: сб. тезисов докладов к науч.-практич. конф.и посвященной 70-летию ФГУП «НИИ ВОДГЕО». - Москва, 2004.-С. 23-24.

3.Николайкин НИ. Экология / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. -

М. : МГУИЭ, 2000. - 504 с.

4.Инженерная защита окружающей среды/ [под ред. Ю.А. Бирмана, Н.Г. Вурдовой]. -

М.: изд-во АСВ, 2002. - 296 с.

References

1.Potapov A.D. Ecology / A.D. Potapov. - M: Higher School, 2000. - 446 p.

2.Pоmоgаеvа V.V. Change of quality of reservoirs at anthropogenous loading and artificial aeration by their gushing streams / V.V. Pomogaeva, V.I. Sherbakov, E.V. Drozdov // Water sup-

197

ply, water removal, hydraulic engineering, engineering hydrogeology: Theses of reports to nauch.- praktich. conf. devoted to 70 anniversary FGUP "Scientific research institute VODGEO". - Moscow, 2004. - p. 23-24.

3.Nikolayikin N.I. Ecology / N.I. Nikolayikin, N.E. Nikolayikina, O.P. Melehova. - М: MGUIEM, 2000. - 504 p.

4.Engineering protection of the surrounding environment / [under the editorship of J.A.Birmana, N.G.Vurdovoj]. - М: publishing house ASV, 2002. - 296 p.

Г.В. Славинская, О.В. Ковалева

ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Рассмотрено состояние природных вод, содержащих органические вещества природного (гуминовые и фульвокислоты) и синтетического (поверхностноактивные вещества) происхождения. Показано влияние методов обеззараживания на химический состав питьевой воды.

Ключевые слова: поверхностно-активные вещества, фульвокислоты, гуминовые кислоты, хлорирование, сорбция, анионит.

G.V. Slavinskaya, O.V. Kovaleyva

PROBLEMS OF OBTAINING SAFE DRINKING WATER

The state of natural waters containing organic substances of natural (fulvic acids and humanus acids) and synthetic (surface-active substances) origins is considered. The influence of the methods for disinfecting on the chemical composition drinking water is shown.

Keywords: surface-active substances, fulvic acids and humanus acids, chlorination, sorption, anionit.

В различных отраслях промышленности технологи предъявляют определенные требования к качеству воды. Для многих производств они закреплены соответствующими нормативными актами – ГОСТами или Техническими условиями. Количество примесей в воде и их характер диктуются спецификой выпускаемой продукции. В воде питьевого назначения по номенклатуре примесей и их количеству не допускается присутствие токсичных веществ, взвешенных частиц, окрашенных примесей, обусловливающих цветность воды и т.д. Кроме того, солей жесткости должно быть не более 7,0 ммоль экв/л при содержании солей до 1 г/л.

© Славинская Г.В., Ковалева О.В., 2009

198

До 1996 года в стране действовал ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая», в котором ограничивались концентрации неорганических примесей в воде, а содержание органических компонентов характеризовалось только величиной цветности – не более 20 градусов хромкобальтовой шкалы.

Однако повсеместное загрязнение водоемов веществами антропогенного происхождения привело к тому, что возникла насущная необходимость лимитирования их содержания в питьевой воде. Например, загрязнение водоемов поверхностно активными веществами (ПАВ) привело к тому, что введенный в действие в 1996 году нормативный документ - «Санитарные правила и нормы качества питьевой воды» – СанПиН 2.1.4.559-96 уже ограничивает их содержание в воде – до 0,5 мг/л. Приведены ПДК и некоторых других токсичных органических веществ, в том числе фенолов (0,25 мг/л) и нефтепродуктов (0,1 мг/л). Эти же нормы устанавливает новый СанПиН 2.1.4.10749-01, действующий с 2001 года. Указанные в нем примеси присутствуют в водоисточниках г. Воронежа, о чем свидетельствует «Доклад о состоянии окружающей среды и природоохранной деятельности городского округа г. Воронежа в 2006 году» [1] и материал в сообщении [2]. В них указывается, что часть водоносных слоев, из которых артезианская вода подается для снабжения города Воронежа питьевой водой, загрязнена большим количеством ПАВ [2].

Наличие ПАВ в подземных водах г. Воронежа обсуждалось исследователями 50 лет назад, когда были предприняты попытки проследить пути попадания жидких выбросов завода синтетического каучука в подземные воды [3]. Высказывались предположения о возможном проникновении такого трудно окисляемого синтетического детергента как некаль в грунтовые и подземные воды. Тревога была вызвана тем, что химически загрязненные стоки проходят не только через песчаный грунт - водопроницаемость водоупорных глин тоже нельзя считать абсолютной. Этому способствовали причины, усиливающие просачивание стоков в водоносные слои, среди которых называли подсасывание стоков при отборе воды насосами из артезианских скважин.

К неблагоприятным факторам в то время были отнесены: перегрузка полей фильтрации заводскими стоками, расположение в этом районе мощных водозаборов, сопряженность (пространственная неразделенность) водоносных горизонтов и др. Просачивание стоков завода СК в водоносный горизонт и загрязнение подземных вод некалем отмечено уже в 1956 г [4]. Так как (в соответствии с прогнозом экологов [5]) вода подземных горизонтов обновляется в течение 1400 лет, то за прошедшие 50 лет состояние артезианской воды измениться не успело, что подтверждают данные работы [2].

Так, купол загрязнения некалем в районе Левобережных очистных сооружений г. Воронежа простирается от ВОГРЕСа почти до села Масловка. Концентрация ПАВ достигает местами сотен мг/л. Площадь загрязнения составляет 7 км2, а концентрация ПАВ доходит до 1660 ПДК [2]. Следы некаля в настоящее время обнаруживаются в воде водозаборов № 6 и № 9. Производительность последнего ограничена, несмотря на дефицит воды в городе, так как остается незадействованной скважина № 28 из-за угрозы загрязнения Никольского водозабора некалем. В воде реки Дон и Воронежского водохранилища концентрации ПАВ и нефтепродуктов в 3 раза превышают ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения [2].

Разрушение некаля излучением в подземном куполе вряд ли можно считать выходом из создавшейся напряженной ситуации с водой в городе, так как продукты разрушения серосодержащего ПАВ могут быть более токсичными, чем сам некаль. Очаг загрязнения подземных вод расширяется, то есть, в конце концов, может возникнуть реальная необходимость масштабной очистки питьевой воды от этого вещества.

Удаление органических веществ из воды – особо сложная задача водоподготовки [6]. Общее количество примесей этого типа оценивается двумя брутто-показателями – перманганатной окисляемостью и цветностью. Для питьевой воды значения данных показателей не превышают 5,0 мг О2/л и 20 градусов хром-кобальтовой шкалы соответственно.

199