Методические материалы для 2 курса
.pdfартерия Европы – Рейн. По мнению специалистов, в ближайшее время в Рейне погибнут рыба и все живые организмы. В результате сброса сточных вод химической промышленности вода Рейна содержит красители, моющие средства, растворители, около 50 хлорорганических соединений. С водами Рейна в Северное море ежегодно поступают сотни тонн свинца, железа,
мышьяка, кадмия, ртути, нефтепродуктов.
ВВеликобритании главной проблемой является загрязнение многих рек нефтью и фенолами. Реки имеют значительную примесь сточных вод. Так, вода Темзы на 14% состоит из сточных вод.
ВСША сильное загрязнение наблюдается в системе Великих озер. В них обнаружены кадмий, хром, свинец, марганец, железо, пестициды. Количество кишечных палочек достигает 40 млн в 1 л воды. В озеро Мичиган со сточными водами поступает до 10 т свинца в год. Значительное химическое загрязнение отмечено в водоемах юго-восточной и юго-западной частей США. Об опасном для здоровья уровне химического загрязнения реки Потомак, откуда берут воду для столицы США Вашингтона, сообщается даже в памятке для туристов.
Не являются исключением реки и озера России. Северная Двина, Волга, Дон, а
также сибирские реки Иртыш, Обь, Ангара, Енисей и их притоки содержат много химических соединений, что обусловлено сбросом сточных вод индустриальными гигантами черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности. Даже на берегах уникального озера Байкал построен целлюлозно-бумажный комбинат, сточные воды которого при поступлении в Байкал могут привести к необратимым экологическим последствиям.
Опасные уровни загрязнения обнаруживаются не только в пресных водоемах,
но и в морях и океанах. Химическому и бактериальному загрязнению подвержены прибрежная зона Балтийского и Черного морей. Интенсивно загрязняются и другие моря Европы, а также акватории Азиатского,
Африканского и Американского континентов. Одним из самых загрязненных в мире считается Средиземное море. Подсчитано, что если в воды мирового
121
океана ежегодно поступает до 10 млн т нефти и нефтепродуктов, то из них от
520 000 до 4 млн т сбрасывается в Средиземное море. Причинами служат выброс балластных вод, нефтедобыча в море, аварии на танкерах, разрывы нефтепроводов, сброс промышленных сточных вод. Потери нефти в мире составляют около 1,8% ее общей добычи. В сточных водах, сбрасываемых в Средиземное море, обнаружены значительные количества соединений ртути,
свинца, серебра, кобальта, хрома, цинка, меди, никеля, а также пестициды и поверхностно-активные вещества. Последние способствуют выживанию патогенной кишечной микрофлоры в воде морей и океанов.
Исследования, проведенные в прибрежной акватории курортных зон нашей страны, показали высокое бактериальное загрязнение воды. В районе сброса сточных вод индекс кишечной палочки достигал 1 млн/л. Выявлялись сальмонеллы и энтерококки, а в отдельных случаях вибрионы.
Подобное состояние морей не только препятствует культурно-бытовому использованию прибрежной зоны, но и влечет за собой нарушение рыбных ресурсов, большие экономические потери и приводит к критической экологической и эпидемиологической ситуации.
Интенсивность и уровень современного загрязнения природных вод требуют
охраны водных источников, прежде всего законодательными и административными мерами. Это разработка гигиенических нормативов токсичных веществ и строгий контроль за соблюдением их ПДК в воде водоемов, осуществляемый органами Госсанэпиднадзора. В соответствии с современными требованиями проводится контроль содержания более 1000
токсичных агентов – солей тяжелых металлов, полициклических углеводородов, пестицидов и др. Санитарное законодательство одновременно учитывает бактериальный состав и физические свойства воды. Многие ученые-
гигиенисты считают обоснованными нормирование и контроль загрязнений не только в воде водоемов, но и в сточных водах. Однако эти предложения в санитарное законодательство пока не вошли.
122
Наряду с законодательными и административными мерами необходимы
строгие требования к обработке и сбросу в водоемы городских
хозяйственно-фекальных сточных вод. Бытовые стоки должны проходить полную обработку – механическую фильтрацию, биологическую очистку и при необходимости обеззараживание препаратами, выделяющими свободный хлор,
в первую очередь хлорной известью. Кроме того, при сбросе в водоемы обработанных стоков следует учитывать сезонный дебит водоема и его способность к самоочищению. В отдельных случаях практикуется
аккумулирование наиболее загрязненных сточных вод в накопителях и опорожнение их во время паводка для максимального разбавления.
Особый подход требуется к охране водоемов от промышленных сточных вод. Строительную площадку для промышленного объекта нужно выбирать так, чтобы грунт мог защитить подземные воды от загрязнения. Территория предприятия должна допускать строительство очистных сооружений, без ввода таких сооружений в эксплуатацию объект не может быть принят органами Госсанэпиднадзора.
Решающим условием экологической безопасности промышленного предприятия является его технологическое совершенство. Процесс производства должен быть современным, эффективным и при этом обеспечивать снижение потерь сырья и уменьшение загрязнения сточных вод или их полную ликвидацию. В этом направлении приоритет отдается
безотходным технологиям и оборотному водоснабжению. Повторное использование слабо загрязненных или достаточно очищенных сточных вод широко применяется в металлургической, угледобывающей промышленности и других отраслях производства. При получении синтетических волокон использование оборотной воды достигает 80-85%. Примерами эффективного оборотного водоснабжения в нашей стране могут служить Кременчугский завод транспортного машиностроения и Кировоградский медеплавильный завод, где оборот воды составляет 99%. На Первомайском химическом комбинате
123
эффективность использования воды достигает 100%, т. е. сброс сточных вод практически исключен.
Как бы ни складывалась последующая судьба промышленных сточных вод,
решающая роль в предотвращении загрязнения окружающей среды
принадлежит их химической очистке. Сложность обработки этого вида сточных вод объясняется особенностями технологических процессов и содержащихся в них химических агентов, а, следовательно, специфичностью способов очистки в каждом конкретном случае. Тем не менее, можно выделить наиболее часто встречающиеся принципы химической очистки промышленных стоков – нейтрализацию, сорбцию, экстракцию,
восстановление, окисление, диазотирование, ионообменные процессы и др. В
последние годы разработаны и внедряются методы электрохимического окисления и восстановления, а также эффективные методы электрокоагуляции
иэлектрофлотации для разрушения эмульсий, содержащих жиры. В некоторых случаях для обезвреживания особо токсичных веществ (цианиды, акрилонитрил
инекоторые другие) в качестве сильного окислителя используется озон,
обладающий также способностью обесцвечивать сточные воды. Тем не менее,
до настоящего времени наиболее распространены биологическая очистка и хлорирование, которые можно осуществлять после сброса предварительно обработанных промышленных сточных вод в городскую канализацию в общей массе хозяйственно-бытовых стоков. Однако хлорирование насыщенных химическими веществами сточных вод имеет существенный недостаток. В воде могут образовываться новые более токсичные органические соединения,
например хлорфенолы, придающие воде неприятный и стойкий «больничный» запах.
В заключение следует отметить, что некоторые ученые рекомендуют использовать высокоочищенные сточные воды в сельском хозяйстве для полива растений, а очищенные хозяйственно-бытовые стоки в промышленности в качестве технической воды. После научной проработки этот метод использования сточных вод может стать весьма перспективным.
124
Гигиеническая оценка систем водоснабжения населённых мест Методы улучшения качества питьевой воды
Централизованная система водоснабжения населённых мест (водопровод)
Питьевая вода после очистных сооружений поступает в систему подземных труб, по которым она под повышенным давлением распределяется по всей территории населенного пункта. При среднеэтажной застройке напор в трубах должен быть не ниже 2,5-3 ати, что обеспечивается системой насосов и водонапорных резервуаров и предотвращает загрязнение воды в водопроводной сети в результате подсоса даже при неплотностях в стыках труб.
Водопроводные трубы могут быть выполнены из стали, чугуна, железобетона,
керамики, стекла и пластмассы (например, полиэтилена высокого давления).
Эти трубы выдерживают давление от 5 ати (бетонные) до 25 ати (стальные).
Водопроводная сеть во избежание замерзания прокладывается на 0,5 м ниже уровня промерзания земли. В различных климатических районах нашей страны глубина заложения труб составляет от 1,25 до 3,8 м.
Водопроводные сети не должны прокладываться по местам действующих и бывших свалок, захоронений, вблизи выгребных ям. В местах пересечения водопроводного и канализационного коллекторов водопроводные трубы следует прокладывать на 0,4 м выше канализационных. Кроме того,
водопроводные трубы в этих местах должны быть стальными и на 5-10 м в
125
каждую сторону от пересечения закрыты водонепроницаемым футляром.
Канализационные трубы в местах пересечения должны быть из чугуна.
При выборе схемы водопроводной сети предпочтение следует отдавать кольцевой, а не тупиковой схеме. В кольцевой сети не происходит застаивания воды, отложения осадка, меньше развивается железистая микрофлора.
После постройки или ремонта водопровода необходимо провести промывку и дезинфекцию сети. Сначала водные магистрали промывают чистой водой под напором, чтобы очистить ее от механических отложений. Затем схему заполняют раствором хлорной извести с содержанием активного хлора от 40 до
100 мг/л в зависимости от времени контакта (5-24 ч). По окончании дезинфекции водопровод промывают питьевой водой до содержания остаточного хлора 0,3-0,5 мл/л. После этого воду можно подавать потребителю.
Каждый водопровод состоит из головных сооружений и водопроводной сети.
Головными сооружениями водопровода из подземных источников водоснабжения являются (рисунок 1) трубчатый колодец, насосная станция первого подъема, поднимающая воду на поверхность земли в резервуар, в
случае надобности установка для обеззараживания воды и насосная станция второго подъема, подающая воду в напорный резервуар. От последнего отходит водовод с сетью трубопроводов, разводящих воду в каждый дом или водоразборные колонки. Последние следует располагать на расстоянии не более чем на 100 м друг от друга.
В тех местностях, где доброкачественные подземные воды отсутствуют или их недостаточно для снабжения водой крупного водопровода, используют открытые водоемы.
Головными сооружениями водопровода, питающегося водой из открытого водоема, являются сооружения для забора и улучшения качества воды,
резервуар для чистой воды, насосное хозяйство и водонапорная башня. От нее отходит водовод и разводящая сеть трубопроводов (рисунок 2), которую во избежание замерзания воды закладывают в зависимости от климата на глубине от 1,25 до 4 м.
Гигиеническая оценка местного водоснабжения населённых мест (колодцы)
Гигиенические требования к устройству шахтных и трубчатых колодцев.
Для того чтобы предупредить загрязнение подземных вод при эксплуатации водоисточников, необходимо соблюдать следующие основные правила при устройстве и оборудовании колодцев:
3.место устройства колодца должно располагаться выше по рельефу местности и возможно дальше от загрязняющих почву объектов. Это место не должно заболачиваться или затопляться. При эксплуатации необходимо охранять почву окружающей источник территории от загрязнения;
127
4.стенки колодца или каптажа родника должны быть водонепроницаемыми.
Вокруг верхней части стен колодца должен устраиваться так называемый глиняный замок, чтобы поверхностные воды не могли просачиваться вблизи
и вдоль стен сооружения к водоносному горизонту или в колодец.
Так как бактериальные загрязнения проникают в колодцы большей частью не с потоком подземных вод, а через «устье», то забор воды должен производиться таким образом, чтобы в воду не могли быть внесены загрязнения извне.
Шахтные колодцы. В сельских условиях часто устраивают шахтные колодцы
(рисунок). В настоящее время для механизированного рытья колодцев применяется машина КШК-30. Машина отрывает колодец диаметром 1,2 м и глубиной до 30 м.
Место для колодца выбирают на возвышенности, не ближе 25-30 м от возможных источников загрязнения, например уборной, компоста и т. д. Если уборная расположена выше колодца по рельефу местности, то расстояние между ними при рыхлом мелкозернистом грунте должно быть не менее 80-100
м. При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта,
если он залегает не глубже 30 м.
Рисунок. Шахтный колодец
128
из бетонных колец с насосом: а – насос; б – слой гравия на дне колодца.
Рисунок. Мелкотрубчатый колодец.
Дно шахты колодца остается открытым, а боковые стенки закрепляются материалом, обеспечивающим водонепроницаемость, т. е. железобетонными кольцами (с заделкой стыков между ними цементом), кирпичом или деревянным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка вокруг колодца выкапывают яму глубиной до 1 м и шириной 1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной (пластичной) глиной. Вокруг наземной части колодца поверх глиняного замка в радиусе 2 м делают подсыпку песком и замощение камнем или кирпичом с уклоном для стока случайно пролитой воды и атмосферных осадков в сторону от колодца к ближайшему кювету.
Существенное значение имеет техника водоразбора из шахтного колодца, так как практика показывает, что в значительном числе случаев загрязнение воды происходит через открытое устье колодца при заборе воды загрязненными ведрами.
Лучшим средством подъема воды из колодца нужно признать ручные или механические насосы с электроприводом. Колодцы, оборудованные насосами,
наглухо закрыты и не подвергаются загрязнению извне. При отсутствии насоса следует пользоваться только общественным ведром.
Трубчатые колодцы. Если грунтовые воды расположены не глубже 7-8 м, то для получения их можно использовать так называемые мелкотрубчатые колодцы. Мелкотрубчатый колодец бурят вручную и оборудуют ручным насосом, производительность которого 0,5-1 м3 в час.
Из более глубоких водоносных горизонтов воду получают посредством
глубокотрубчатых колодцев, которые часто используют на коммунальных водопроводах городов, а также для водоснабжения совхозов, колхозов и
отдельных предприятий.
129
Для устройства глубокотрубчатого колодца с помощью специальных буровых станков в земле бурят скважину, представляющую собой вертикальную цилиндрическую шахту диаметром от 50 до 600 мм и глубиной от 10-15 до 1000
м и больше. Для того чтобы предотвратить обрушивание стенок, в буровую скважину забивают металлические трубы, называемые обсадными (рисунок).
Подъем воды из скважины осуществляется различными видами насосов,
производительность которых достигает 100 м3/ч и более.
При правильном устройстве глубокие трубчатые колодцы обеспечивают сохранение чистоты артезианской воды. Но вода в этих колодцах может загрязняться, если между загрязненной грунтовой водой и эксплуатируемым глубоким водоносным горизонтом имеется связь. Грунтовые воды могут проникнуть через проржавевшие обсадные трубы или через стыки между ними,
если они плохо заделаны. Поэтому верхняя часть скважины должна закрепляться двумя колоннами обсадных труб, зазор между которыми заливают цементным раствором.
Загрязнения также могут поступать через устье скважины. Для того чтобы предупредить это, верхнюю колонну обсадных труб в месте вхождения всасывающей трубы насоса или других водоподъемных устройств нужно полностью герметизировать. Зазор между обсадными трубами и стенками скважины (затрубное пространство) заливают под давлением цементным раствором.