3228

2

УДК 628

Кюберис Э.А., Кащенко О.В. / Экологические аспекты систем водоснабжения и водоотведения: учебно-методическое пособие по освоению дисциплины «Окислительные методы в технологиях очистки природных и сточных вод» / Э.А. Кюберис; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 22 с. – Текст : электронный.

Приведены указания по освоению дисциплины «Экологические аспекты систем водоснабжения и водоотведения». Рассмотрены содержание и последовательность изложения материала, приведены примерные темы расчетно-графической работы, а также общие требования к содержанию и оформлению расчетно-графической работы.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения расчетно-графической работы по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение

© Э.А. Кюберис, О.В. Кащенко

© ННГАСУ, 2022.

3

Содержание

1.Современные проблемы при потреблении водных ресурсов……….4

2.Загрязнение вод………………………………………………………...4

3.Ухудшение качества питьевой воды………………………………….5

4.Истощение запаса подземных вод…………………………………….6

5.Обмелениекрупныхрек………………………………………………..6

6.Отсутствие доступа к чистой питьевой воде у части населения…….7

7.Нерациональное использование водных ресурсов………………...…7

8.Экологизацияводногохозяйстванаселенныхмест…………………..8

9.Комплексное рациональное водопользование………………………10

10.Экология водоотведения……………………………………………...13

11. Основные направления экологизации систем водоотведения……..15 Список использованной литературы…………………………………21

4

Современные проблемы при потреблении водных ресурсов

Проблема использования качественных водных ресурсов напрямую касается каждой страны. С увеличением числа людей на планете, их нужд и объёмов транспортной и промышленной сферы количество водных ресурсов стремительно сокращается. Несмотря на принимаемые меры по восполнению водных ресурсов, накопление воды происходит крайне медленно. Нехватку водных ресурсов переживают на себе страны Ближнего Востока, тропические районы и большая часть Африканского континента. Также большие сложности с пресной водой испытывают островные государства - Ирландия, Великобритания, Япония, Мальдивы.

Содержание:

•Загрязнение вод

•Ухудшение качества питьевой воды

•Истощение запаса подземных вод

•Обмеление крупных рек

•Отсутствие доступа к чистой питьевой воде у части населения

•Нерациональное использование водных ресурсов

Сучастием представителей более 50 стран мира и 300 международных организаций был создан Всемирный Водный Совет, на котором ведущие мировые специалисты стараются найти пути решения наиболее острых вопросов.

Загрязнение вод

При промышленном производстве происходит сброс стоков, содержащий в себе тяжёлые металлы, органические соединения (нефть, пестициды, органические остатки). Данные отходы являются токсичными для водных обитателей, вызывая мутацию и даже гибель наиболее чувствительных к изменению экологического фона видов. При процессе гниения сточных вод образуются токсичные вещества, такие, как сероводород, которые делают использование воды непригодной не только для питья, но и для промышленных или сельскохозяйственных нужд. При наличии таких токсичных веществ проникновение солнечного света на глубину затрудняется, что снижает процессы фотосинтеза.

Важным санитарным требованием к воде является обязательное наличие определённого количества кислорода. В загрязнённой воде его степень снижена из-за недостаточного газообмена между водой и атмосферой.

К наиболее загрязнённым водным ресурсам относят страны Индии, Азии и развивающиеся страны. Но не только эти страны страдают от загрязнённости водоёмов. К примеру, в Китае наиболее загрязнёнными реками считаются Янцзы и Хуанхэ. В США - Миссисипи, а в Италии - Сарно.

5

На территории РФ к рекам с наибольшими экологическими

проблемами относят Волгу, Обь, Дон, Кубань

Ухудшение качества питьевой воды

При нарушении условий режима эксплуатации водозаборов качество питьевой воды ухудшается. При этом размеры очага загрязнения подземных вод могут достигать сотен квадратных километров.

К некоторымпричинампотери надлежащего качества питьевой воды можно отнести природные и антропогенные причины:

Природными прежде всего являются:

•период половодья;

•цветение воды. Антропогенные представляют собой:

•сброс в водотоки посторонних нерастворимых предметов, например, древесины, металлов, строительного мусора и т. д.;

•утилизация органических веществ, приводящая к изменению щёлочно-кислотных показателей;

•некорректная работа гидротехнических сооружений;

•попадание большого количества поверхностно-активных веществ в водоёмы.

При недостатке качества питьевой воды под угрозу ставится здоровье людей. Поэтому на территории РФ на водоочистных станциях проводится контроль качества воды по различным показателям. Так, микробиологические показатели, отражающие безопасность воды, с точки зрения эпидемиологии, изучают 2 раза в сутки, органолептические (запах, цветность, степень мутности) — 6-12 раз в сутки (при ухудшении качества воды водоисточника — 12-24 раза в сутки). Остаточный хлор определяют каждый час.

С учётом ухудшения качества воды, наблюдающегося почти во всех странах, приняты меры по усилению критериев качества воды, поступающей в водопроводную сеть. Прежде всего это подчеркнуло необходимость повышения барьерной функции водопроводных сооружений за счёт применения новейших технологий очистки воды.

Как на территории РФ, так и за рубежом приняты ряд и законодательных, и исполнительных мер по поддержке и увеличению качества запасов питьевой воды. В нормативных документациях добавлены показатели, отражающие степень наличия вирусов и паразитов

всоставе воды. Увеличен перечень контролируемых показателей для ряда токсичных веществ. Устанавливаются и контролируются зоны санитарной охраны источников.

На местном уровне большое внимание уделяется работе водораспределительной системы. Она включает в себя грамотное проектирование, обеспечение надлежащего функционирования элементов путём проведения сезонных испытаний и систематического надзора.

6

Истощение запаса подземных вод

Грунтовые воды образуются, благодаря атмосферным осадкам и просачиванию (инфильтрации) под землю воды из поверхностных озёр, рек и прочих водоёмов. Их истощение может наступать вследствие выкачивания сверх установленного лимита либо в связи с изменением условия образования.

К снижению количества грунтовых вод приводят:

•угольная промышленность. Из-за технологической особенности добычи угля происходит изменение земной поверхности с образованием провалов и трещин;

•сельскохозяйственная деятельность. Часто служит одной из причин загрязнения водоёмов химическими и органическими элементами, что сказывается на количестве и качестве подземных вод;

•нефтяная отрасль производства. При бурении скважин возможно негативное влияние на состав грунтовых вод.

Основные мероприятия по защите подземных вод, проводимые на данный момент, заключаются в недопущении истощения запасов подземных вод и защите их от засорения. Как и для поверхностных вод, данная проблема может быть благополучно решена только в комплексе с мерами по защите окружающей среды.

Обмеление крупных рек

Причины обмеления крупных рек можно условно разделить:

1.Естественные причины. Пересыхание рек наблюдается в летний период при засушливом климате и минимальном количестве осадков, под воздействием высоких температур происходит испарение. При смене сезона и увеличении количества осадков восстанавливается нормальный уровень воды.

2.Антропогенные причины. Регулярная вырубка прибрежных лесных массивов, систематическое загрязнение рек и вымывание почвы приводит к мелению крупных рек. Деятельность человека способствует мелению крупных рек в среднем на 15-40% от первоначального уровня.

Последствия обмеления крупных рек:

• увеличивается растительность, цветут водоросли, и русло реки превращается в болото;

• транспортная проблема - невозможность движения крупных судов;

• возникает дефицит пресной воды;

• при обмелении крупных рек возможно полное пересыхание малых притоков.

Восстановление водного баланса требует больших временных и финансовых затрат.

К мероприятиям по охране уровня рек относят:

7

•мониторинг состояния уровня рек;

•мероприятия по предотвращению заболачивания;

•согласование лимитов водопотребления.

Отсутствие доступа к чистой питьевой воде у части населения

Доказано, что запасы пресной воды в мире составляют лишь 2,5% от мировых запасов, притом половина из них приходится на горные ледники. Доступ к чистой питьевой воде у населения земного шара неравномерен, от нехватки питьевых ресурсов страдают не только страны третьего мира, но и некоторые страны Ближнего Востока (Кувейт, ОАЭ, Бахрейн и т. д.). Из-за неблагоприятных экологических условий в запасах воды остро нуждается Индия.

На африканских территориях констатируется высокая смертность населенияиз-заинфекцийприупотреблениинепригоднойдляпитья воды.

Численность населения в странах растёт, и потребность в питьевой воде увеличивается. Принимаются меры для обеспечения людей питьевой водой:

•ввоз воды из других стран;

•строительство искусственных водоёмов;

•строгий учёт расхода воды;

•выделение пресной воды из морских источников.

Нерациональное использование водных ресурсов

Среднестатистические города-миллионники используют около 300 тыс. м3 воды в сутки, из них 75-80% превращаются в сточные воды.

В зависимости от образа использования водных ресурсов отрасли народного хозяйства можно разделить на две категории:

1.Водопользователи - используют водоёмы для различных нужд, но безвозвратный водозабор не ведут. К примеру, водный транспорт, рыбный промысел, службы хозяйственно-питьевого потребления.

2.Водопотребители - при потреблении водыизводоёмовчастьеё используется безвозвратно. Крупнейшими водопотребителями являются теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство, а из промышленности - химическая и металлургическая.

По целевому назначению пресную воду можно разделить на питьевую, промышленную, теплоэнергетическую и техническую. Последняя может служить также для хозяйственно-бытовых целей, полива

всельскохозяйственной отрасли, для нагрева или охлаждения помещений. Последствия нерационального использования водных ресурсов

могут быть как кратковременными, так и проявить себя спустя долгие годы:

• перерасход поверхностных вод. В этом случае перерасхода более 30% от среднегодового стока есть риск нанести урон не только

8

эксплуатируемойреке,ноивсемубиоценозунаданномучасткевозможно

пересыхание болот, уменьшение популяции растений, животных и речной фауны;

•перерасход подземных вод. При неразумном потреблении подземные водохранилища не успевают восполнить свой запас, что приводит к быстрому истощению ресурса. Данная проблема особенно актуальна для регионов, где наблюдается дефицит поверхностных водоёмов, а потребность в воде высока. Уменьшение количества подземных вод влияет и на поверхностные водоёмы, так как такое падение приводит к сокращению родников, и связанные с ними поверхностные водоёмы, что усугубляет их экологические проблемы;

•просадка грунта. В земной коре образованы пустоты, которые заполняются водой. Такая вода является опорой вышележащей породы почвы, и при уменьшении количества воды опора исчезает, и происходит проседание грунта. Скорость опускания грунта может составлять 15-30 см

вгод. Иногда при просадке грунта возможно образование карстовых воронок, что может привести к катастрофе;

•подток солёной воды. Понижение уровня грунтовых вод или чрезмерное их потребление могут снизить давление в водоносном горизонте, что позволит проникать в него, а, следовательно, и в колодцы и артезианские скважины солёной воде.

Водные ресурсы нуждаются в защите, учёте и в экономном потреблении. Рассматривается несколько способов для сохранения её качества:

•разработка систем водоснабжения замкнутого типа в промышленности;

•многоступенчатая очистка сточных вод;

•обеспечение проверки качества воды в водных объектах;

•очистка пресной воды, поступающей к потребителю;

•установка приборов учёта как в производственной сфере, так и

вжилом секторе.

Экологизация водного хозяйства населенных мест.

Исторически сложившееся размещение производственных комплексов в районах жилой застройки населенных мест не является оптимальным.

Системы водоснабжения и водоотведения в таких агломерациях часто являются совместными для жилой и промышленной зоны. В отдельных случаях, чаще всего на крупных предприятиях, имеется собственная система водного хозяйства с полным технологическим циклом от забора воды до ее очистки, обезвреживания и утилизации твердой фазы.

9

Принято рассматривать два типа взаимосвязанных

водохозяйственных объектов – населенный пункт с промышленностью и отдельно промпредприятие.

Сточные воды от промпредприятий, содержащие специфические загрязнения, а также дождевые и талые воды, с территории промплощадок могут сбрасываться в систему водоотведения населенного пункта и подвергаться биологической очистке совместно с городскими сточными водами после прохождения локальных очистных сооружений.

Системы водообеспечения промышленных предприятий в зависимости от водных и технологических процессов могут быть прямоточного, повторного (последовательного) и оборотного водоснабжения. Нет необходимости доказывать наибольшие экономические и экологические преимущества последней.

Прямоточнаясистемаводоснабженияможетбытьпримененатолько в случае технической невозможности или экономической нецелесообразности иных. К сожалению, до 80% мелких и средних предприятий в настоящее время имеют такие системы водообеспечения, что свидетельствует о низком уровне культуры производства и излишних энергетических затратах на подачу и отвод, их кондиционирование на очистных сооружениях водопровода и канализации и, как следствие, повышенных нагрузках на окружающую среду.

При прямоточном водообеспечении вся забираемая из водоисточника вода Qист сбрасывается в приемник сточных вод Qсбр, за исключением безвозвратно расходуемой в производстве Qпот. Баланс расходов в данной схеме очевиден:

Qсбр = Qист + Qпот

Более совершенной по сравнению с прямоточной является схема последовательного использования воды, которое может быть двух-трех- четырехкратным. В этом случае количество сбрасываемых сточных вод уменьшаетсянавеличинусуммарныхпотерьнарядепроизводств(заводов, цехов) и на очистных сооружениях со шламами Qш:

Qсбр = Qист - (Qпот1 + Qпот2 +Qшл)

При повторном водоиспользовании качество сточных (отработанных) вод предыдущей ступени должно удовлетворять технологическим требованиям к воде последующего водопользователя. К разновидностям повторного водообеспечения можно отнести схему, когда требуется кондиционирование сточной воды предыдущей ступени