Органолептические показатели питьевой воды

В процессе водоподготовки и водопользования производственный контроль за качеством питьевой воды производится по следующим показателям:

· микробиологическим и паразитологическим,

· органолептическим,

· радиологическим,

· обобщенным остаточным количествам реагентов,

· химическим веществам, выбранным для постоянного контроля.

Выбор веществ, подлежащих постоянному производственному контролю, проводится после оценки химического состава воды источника водоснабжения, а также технологии производства питьевой воды в системе водоснабжения.

Градостроительные методы охраны вод хозяйственно-питьевого назначениявключают организацию зон санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения и водопроводов. В соответствии с СанПиН 2.1.4.1110-02 [79] территория ЗСО подразделяется на три пояса. Первый пояс (строгого режима) предназначен для защиты места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения и повреждения. На территории первого пояса расположен водозабор, площадки всех водопроводных сооружений и водопроводящий канал. Второй и третий пояса (пояса ограничений) ЗСО – это территории, предназначенные для предупреждения загрязнения источников водоснабжения. Границы поясов ЗСО установлены СанПиНом.

Границы ЗСО подземного водозабора первого пояса располагаются на расстоянии от него:

· не менее 30 м при использовании защищенных подземных вод;

· не менее 50 м при использовании недостаточно защищенных подземных вод и при искусственном пополнении запасов подземных вод.

Границы 2-го и 3-го поясов определяются гидродинамическими расчетами. Основным расчетным параметром для определения границы 2-го пояса является время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору. Для недостаточно защищенных подземных вод оно составляет 400 суток в пределах территории I, II и III климатических районов. Для защищенных подземных вод – 200 суток в пределах территории I и II районов и 100 суток в пределах III района.

Граница 3-го пояса предназначена для защиты водоносного пласта от химических загрязнений. Основным расчетным параметром является время движения химического загрязнения к водозабору, оно принимается как срок эксплуатации водозабора 25…50 лет. Расчеты проводятся по методикам, согласованным с Государственной санитарно-эпидемиологической службой РФ.

Границы ЗСО поверхностного источника первого пояса устанавливаются:

· для водотоков: вверх по течению – не менее 200 м от водозабора; вниз по течению – не менее 100 м от водозабора; по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100 м от линии уреза воды летне-осенней межени; в направлении к противоположному берегу при ширине реки или канала менее 100 м – вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от линии уреза воды, при ширине реки или канала более 100 м – полоса акватории шириной не менее 100 м;

· для водоемов (озера, водохранилища) во всех направлениях по акватории водозабора и по прилегающему к водозабору берегу от линии уреза воды при летне-осенней межени – не менее 100 м.

Границы 2-го пояса на водотоке устанавливаются с учетом микробного самоочищения. Граница должна быть удалена вверх по течению водозабора настолько, чтобы время пробега по основному водотоку и его притокам (при расходе воды в водотоке 95% обеспеченности) было:

· не менее 5 суток для IА, Б, В, Г и IIА климатических районов;

· не менее 3 суток для IД, IIБ, В, Г и III районов.

Граница 2-го пояса для водоемов должна быть удалена по акватории во все стороны от водозабора на расстояние: 3 км – при наличии нагонных ветров до 10%; 5 км - при наличии нагонных ветров более 10%. Боковые границы 2-го пояса водоема от линии уреза воды должны быть расположены на расстоянии при равнинном рельефе местности не менее 500 м. Граница 2-го пояса водотока вниз по течению устанавливается не менее 250 м от водозабора.

Границы 3-го пояса на водотоке вверх и вниз по течению совпадают с границами 2-го пояса. Боковые границы должны проходить по линии водоразделов в пределах 3…5 км, включая протоки. Границы 3-го пояса на водоеме полностью совпадают с границами 2-го пояса.

Границы ЗСО водопроводных сооружений и водопроводов. Граница 1-го пояса водопроводных сооружений принимается на расстоянии: от стен запасных и регулирующих емкостей, фильтров и контактных осветителей – не менее 30 м; от водонапорных башен – не менее 10 м; от остальных помещений – не менее 15 м.

Ширина санитарно-защитной полосы по обе стороны от крайних линий водопровода принимается: при отсутствии грунтовых вод – не менее 10 м при диаметре водоводов до 1000 мм и не менее 20 м при диаметре более 1000 мм; при наличии грунтовых вод – не менее 50 м.

Для зон санитарной охраны предусмотрен комплекс водоохранных мероприятий. Охрана водозабора подземных вод первого пояса ЗСО включает следующие мероприятия:

· отвод поверхностных стоков за пределы территории;

· озеленение, ограждение и охрана территории;

· запрещение всех видов строительства, не имеющих отношения к эксплуатации реконструкции и расширению водопроводных сооружений, а также запрещение применения ядохимикатов и удобрений;

· оборудование зданий канализацией с отведением сточных вод;

· систематический контроль сточных вод в месте водозабора.

На территории второго и третьего поясов ЗСО источников подземных вод запрещается:

· бурение новых скважин и новое строительство;

· закачка отработанных вод в подземные горизонты, подземное складирование твердых отходов и разработка недр земли;

· размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов, минеральных удобрений, накопителей промстоков, шламохранения и других объектов;

· размещение кладбищ, скотомогильников, полей ассенизации, полей фильтрации, навозохранилищ, животноводческих и птицеводческих предприятий и других объектов.

На территории ЗСО источников поверхностных вод запрещается:

· спуск любых сточных вод;

· добыча песка, гравия и проведение дноуглубительных работ без согласования с центром санитарно-эпидемиологического надзора;

· купание, туризм, водный спорт, рыбная ловля, стирка белья, водопой скота и другие виды водопользования.

В пределах санитарно-защитной полосы водовода должны отсутствовать источники загрязнения почвы и грунтовых вод.

Организации ЗСО предшествует разработка её проекта. Проект включает: определение границ зоны и составляющих её поясов; план мероприятий по улучшению санитарного состояния территории ЗСО и предупреждению загрязнения источника; правила и режим хозяйственного использования территорий 3-х поясов. Решение об организации ЗСО принимается на стадии проекта районной планировки или генерального плана города, при выборе источника водоснабжения. В генеральных планах застройки населенных мест ЗСО источников водоснабжения указываются на схеме планировочных ограничений.

Сточные воды города. Сточными водами являются хозяйственно-бытовые, ливневые и производственные сточные воды. Они поступают в канализационную сеть, откуда направляются непосредственно в водный объект, или сначала на станцию очистки сточных вод, а после нее в водный объект. Городская канализация бывает:

· полностью раздельной, если бытовые стоки отводятся отдельно от производственных и от ливневых;

· смешанной, если в единую канализацию поступают бытовые, производственные и ливневые сточные воды;

· полураздельной или неполной раздельной, если, например, в одну сеть сбрасываются бытовые и производственные, а в другую - ливневые стоки.

В каждом городе имеется своя, уже сложившаяся система канализации.

Сточные воды больших городов перед спуском в водный объект очищаются на станциях очистки, которые могут быть централизованными и локализованными.

Вместе с этим для города характерен поверхностный рассредоточенный сток загрязненных вод, не попадающих в канализационную сеть. Талые и дождевые воды смывают с городской территории мусор, нефтепродукты, выпавшие атмосферные аэрозоли, строительные материалы и т.п. Все это выносится в водные объекты и загрязняет их. На международных конгрессах «Экватек - 96» и «Экватек - 98» отмечалось, что масса загрязняющих веществ, поступающих с неорганизованными сбросами, в 3…5 раз больше сбросов с городских очистных сооружений, через которые поступают в водные объекты практически все хозяйственно-бытовые сточные воды и большая часть промышленных.

Технико-технологические методы очистки сточных вод на городских станцияхпредусматривают механическую и биологическую очистку, обеззараживание, доочистку. Механическая очистка обеспечивает удаление плавающих и взвешенных примесей.

Биологическая очистка осуществляется в аэротенках – железобетонных, кирпичных или металлических емкостях, заполненных водой и активным илом и насыщаемых воздухом. Активный ил – это специально культивируемое сообщество организмов, пищей для которых служат органические вещества сточных вод. Биологическая очистка не обеспечивает полного уничтожения всех болезнетворных бактерий, поэтому перед сбросом в водные объекты вода обеззараживается жидким хлором или хлорной известью. После хлорирования вода подвергается дегазации, так как попадание хлора в воду может привести к гибели рыбы. Сбрасываемая вода по составу и свойствам должна соответствовать природной воде приемника сточных вод (воде реки, озера). Для придания очищаемым сточным водам качества природной воды может проводиться их доочистка в биологических прудах или сооружениях типа биоплато (рис. 4.13) [40].

Отходом биологической очистки сточных вод является отработанный иловый осадок. Специальными приемами обработки влажность ила снижают на 65…70%. Окончательное обезвоживание, высушивание и компостирование (перегнивание) илового осадка проводят на иловых площадках в течение нескольких месяцев. Компостированный иловый осадок является хорошим органическим удобрением. Обезвоживание осадков осуществляют также механически с помощью вакуум-фильтров, фильтр-прессов, центрифуг и виброфильтров. Термическую обработку осадков производят сушкой. Разработаны технологические схемы получения из обработанного осадка белково-витаминного кормового продукта (белвитамина), кормовых дрожжей и технического витамина В₁₂. Когда утилизация осадков невозможна (высокое содержание тяжелых металлов и т.п.), осадки сжигают, при этом объем осадков уменьшается в 80…100 раз [64].

Рис. 4.13. Очистные сооружения типа биоплато:

А - инфильтрационное биоплато; Б - поверхностное биоплато; 1 - подача воды на очистку; 2 - отстойник; 3 - осадок; 4 - распределительный трубопровод; 5 - противофильтрационный экран; 6 - растительный грунт; 7 - песок; 8 - щебень; 9 - дренаж; 10 - высшая водная растительность; 11 - каменная наброска; 12 - очищенная вода

Технико-технологические методы очистки производственных сточных вод. На проектируемом промышленном предприятии должны использоваться те технологические процессы основного производства, при которых обеспечивается минимальное потребление воды, и применяться такие технологические решения, которые позволяют использовать схемы оборотного и повторно-последовательного водоснабжения. Забор воды из источников питьевого водоснабжения допускается в исключительных случаях и при соответствующем технико-технологическом обосновании. Если для водоснабжения предприятия намечается использование подземных вод, анализируются данные о возможности отбора вод в требуемом объеме, о глубине залегания и мощности водоносных горизонтов, химическом составе вод и др.

Производственные сточные воды очищаются на очистных сооружениях данного промышленного объекта. После очистки они могут быть использованы для технического водоснабжения, или поданы на городские очистные сооружения для доочистки, или сброшены в водные объекты.

В основе очистки и обеззараживания природных вод на стадии водоподготовки, а также сточных и оборотных вод в системах водоочистки лежат однотипные по своей сути процессы. Задачей очистки воды является снижение содержания загрязняющих веществ, находящихся в виде взвешенных частиц или в растворенной форме, до нормируемого уровня. Задача обеззараживания воды – уничтожение патогенных микроорганизмов. Современные технологии обработки воды многообразны. Они основаны на использовании большого числа методов, реагентов и технических решений. Вода очищается от взвешенных частиц, высокомолекулярных соединений, ионов металлов и минеральных солей.

Технико-технологические методы очистки и обеззараживания сточных вод разделяются на:

· механические ® отстаивание,

фильтрование,

центрифугирование,

процеживание;

· физико-химические ® коагуляция,

сорбция,

флотация,

ионный обмен,

обратный осмос,

электрохимические и др.;

· химические ® нейтрализация,

аэрация,

озонирование,

хлорирование и др.;

· физические ® УФ-излучение,

электрический разряд,

ультразвук и др.;

· биологические ® биологическое разложение,

биохимическое окисление.

Принципы очистки и обеззараживания рассмотрены нами при описании подготовки питьевой воды, а также очистки городских сточных вод.

Экологические требования к сбросу производственных сточных вод [75].В поверхностные водные объекты запрещается сбрасывать сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний, а также вещества, для которых не установлены ПДК или ОДУ. Не допускается сброс сточных вод в черте населенных пунктов, в пределах первого пояса ЗСО источников хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Негативным фактором воздействия сточных вод на водные объекты является температура. Так, летняя температура воды в результате сброса сточных вод в водные объекты хозяйственно-питьевого и рекреационного водопользования не должна повышаться более чем на 3 ^оС по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года.

Контрольный створ (пункт) на водотоках устанавливается не далее 500 м по течению от места сброса сточных вод и в радиусе 500 м от места сброса на акватории (на непроточных водоемах и водохранилищах). При сбросе сточных вод в черте населенных пунктов контрольный створ располагается непосредственно у места сброса.

Количество производственных сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, регламентируется нормативами предельно допустимых сбросов (ПДС). Под ПДС понимают максимально допустимую массу загрязняющего вещества, отводимую со сточными водами в единицу времени, которая позволяет обеспечить соблюдение норм качества воды в контрольном створе водного объекта.

ПДС (г/ч) для каждого показателя качества воды определяется как произведение максимального часового расхода сточных вод Q_ст (м³/ч) на его предельно допустимое значение С_ПДС (г/м³ или мг/л):

ПДС = Q_ст × С_ПДС .

Расчет ПДС основан на следующих положениях [75].

1. ПДС устанавливается для каждого выпуска сточных вод в водный объект и для каждого вредного вещества, в том числе продуктов его трансформации.

2. ПДС устанавливается исходя из условия, что концентрации загрязняющих веществ не будут превышать гигиенические нормативы химических веществ и микроорганизмов в воде водного объекта в контрольном створе.

3. При расчете ПДС не учитывается ассимилирующая способность водных объектов.

4. При наличии в сточных водах химических веществ, содержащихся в воде фонового створа на уровне ПДК, в расчетах ПДС не учитываются процессы разбавления.

Исходными данными для расчета ПДС являются: категория водного объекта – приемника сточных вод; расчетное значение фоновой концентрации; кратность разбавления сточных вод при наихудших гидрологических условиях; тип и месторасположение выпуска сточных вод; фактические (проектные) концентрации загрязняющих веществ в сточной воде; максимальный часовой расход сточных вод.

В зависимости от значения фактической (проектной) концентрации, расчет ПДС проводят следующим образом.

1. Фактическая (проектная) концентрация загрязняющего вещества С_ст меньше его нормативной концентрации в водном объекте (приемнике сточных вод), т.е. С_ст< 1ПДК. В этом случае за показатель С_ПДС принимается фактическая (проектная) концентрация вредного вещества: С_ПДС = =С_ст. Предельно допустимый сброс рассчитывается как

ПДС = Q_ст × С_ст .

2. Фактическая (проектная) концентрация загрязняющего вещества С_ст превышает нормативную концентрацию, установленную для водного объекта данной категории водопользования, т.е. С_ст ³ 1ПДК. Показатель С_ПДС принимается равным 1ПДК: С_ПДС = 1ПДК. ПДС рассчитывается как

ПДС = Q_ст × ПДК.

В этом случае для действующих предприятий устанавливаются временно согласованные сбросы (ВСС) на период осуществления мер по достижению ПДС (на срок не более 5 лет).

При установлении норматива ПДС должно соблюдаться условие суммирования концентраций вредных веществ для водных объектов соответствующей категории. Например, для веществ 1-го и 2-го классов опасности и культурно-бытового (рекреационного) водопользования водного объекта должно соблюдаться условие

.

Для каждого вещества С_ПДС составляет долю своего ПДК, т.е.

= К_i × ПДК_i , когда К_i < 1 .

Значения K_i должны удовлетворять двум ограничениям:

£ и .

С учетом этих ограничений величины К_i должны подбираться таким образом, чтобы достижение норм ПДС требовало минимальных экономических затрат [40]. Фоновая концентрация загрязняющего вещества должна быть учтена в доле его ПДК.

Сброс вод в подземные горизонты применяется при отсутствии разработанных технологий очистки определенных видов стоков. Он возможен только в тех случаях, когда поглощающие скважины и колодцы для сброса сточных вод не могут быть источниками загрязнения водных горизонтов, используемых или намечаемых для водоснабжения [48].

Поверхностный сток с территории предприятия.Загрязняющие вещества от проектируемого объекта могут поступать в водные объекты не только через выпуски сточных вод, но и при смыве вредных веществ с территории.

Годовой объем стока дождевых вод W_Д и талых вод W_Т ,м³/год, определяется по формуле [40]

W_{Д (Т)} =10 Н ψ F ,

где Н – слой осадков за теплый или холодный период года, мм; ψ – коэффициент стока дождевых или талых вод; F - площадь водосбора, га (1 га = =10⁴ м²).

Объем поливомоечных сточных вод W_ПМ , м³/год, определяется по формуле

W_ПМ =10 q n K F ,

где q – расход воды на мойку единицы площади твердых покрытий, q = =1,2…1,5 л/м²; n – количество моек в году; K – коэффициент стока поливомоечных вод, К = 0,5; F – площадь обрабатываемых покрытий, га.

Общий объем поверхностного стока с водосборной территории за год определяется как сумма

W = W_Д + W_Т + W_ПМ .

Масса загрязняющих веществ G, г/год, выносимая с территории предприятия поверхностным стоком, рассчитывается как

G = W_Д × С_Д + W_Т × С_Т + W_ПМ × С_ПМ ,

где С_Д, С_Т и С_ПМ – концентрации загрязняющих веществ в дождевых, талых и поливомоечных сточных водах, г/м³ (или мг/л).

В проектах предприятий должен предусматриваться отвод загрязненного поверхностного стока с территории в специальные накопители, локальные очистные сооружения или ливневую городскую канализацию.

Для защиты поверхностных и подземных водоемов от загрязненных дренажных вод должны предусматриваться устройства пристенных и пластиковых дренажей при строительстве зданий и сооружений проектируемого объекта. Отвод дренажных вод должен планироваться на очистные сооружения или гидрографическую сеть.