Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Геоэкологическое условие водоотведения г. Муравленко

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный университет»

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра геоэкологии

Допустить к защите в ГАК

Зав. кафедрой геоэкологии, доцент, к.г.н.

__________С.И. Ларин

«____»__________2011г

Семикова Ольга Игоревна

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОДООТВЕДЕНИЯ г. МУРАВЛЕНКО

(Дипломная работа)

Научный руководитель

ст. преподаватель

________Е.П. Пинигина

Автор работы

________О.И. Семикова

Тюмень 2011

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время значение пресной воды как природного сырья постоянно возрастает. При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Загрязнение пресноводных объектов суши входит в круг современных глобальных экологических проблем (Гуреева, 2011).

В зависимости от происхождения сточные воды могут содержать токсичные вещества и возбудители различных инфекционных заболеваний. На сегодняшний день водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий оснащены современными комплексами самотечных и напорных трубопроводов и других специальных сооружений, реализующих отведение, очистку, обезвреживание и использование воды и образующихся осадков. Такие комплексы называются водоотводящей системой (Воронов, Яковлев, 2006).

Развитие нефтегазовой промышленности на территории Крайнего Севера привело к появлению и росту городов. Становление любого населенного пункта неразрывно связано с развитием систем водоснабжения и водоотведения.

Водоотведение – это отведение сточных вод после использования природных в бытовой и производственной деятельности человека (Большая Тюменская энциклопедия).

В качестве приемника очищенных сточных вод муниципального образования (МО) г. Муравленко используется река Текуше-Яха, соединенная с болотным массивом. Болотный массив используется для начального разбавления, и как естественный биопруд по доочистке сточных вод.

Целью работы является исследование геоэкологических условий водоотведения

г. Муравленко

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Выполнить анализ литературных источников по теме исследования.

2. Изучить природные условия г. Муравленко и ознакомиться с работой канализационных очистных сооружений города.

3. Оценить самоочищающую способность безымянного болотного массива на основе натурных исследований и определить концентрацию загрязняющих веществ в контрольном створе.

4. Обобщить полученную информацию и сделать вывод о влиянии сброса сточных вод на качество воды в реке Текуше-Яха.

Работа состоит из 51 страниц машинописного текста, содержит 3 таблицы, 8 приложений, использованы 34 источников литературы.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общие вопросы водоотведения

Недостаточно очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды являются опасным источником загрязнения водных объектов. Сточные воды являются источником органических и неорганических веществ, которые могут иметь вид взвешенных веществ или растворов - коллоидных, молекулярных, ионных. К тому же сточные воды являются источником большого количества микроорганизмов, в том числе патогенных и условно-патогенных. Строительство очистных сооружений нового поколения должно стать приоритетным направлением развития коммунального хозяйства (Евстигнеева, 2009).

Под водоотведением понимается сброс в какой-либо водоприемник − реку, озеро, водохранилище, пруд, бессточную впадину, использованных вод, которые обычно отождествляются со сточными водами на том основании, что сточные воды по своим физическим, химическим и бактериологическим свойствам, так же как и использованные, отличаются в худшую сторону от исходной природной воды (Нежиховский,1990).

Согласно определению ст. 1 Водного кодекса РФ, сточными являются воды, сбрасываемые в водные объекты после использования, или воды, поступившие с загрязнённой территории.

Поскольку проблема водоотведения ассоциируется с загрязнением воды, то к ней тесно примыкают и такие проблемы, как загрязнение вод вследствие судоходства и лесосплава, смыв минеральных удобрений и ядохимикатов с сельскохозяйственных полей, сброс сильноминерализованных шахтных и рудничных вод и пр. Загрязняющие вещества приводят к качественным изменениям физических свойств воды (неприятным запахам, привкусам и т.д.) и ее химического состава (Крючихин, Николаев, Жильников, 2006).

Область водного потока (река, канал, ручей) или водоема (озеро, водохранилище, пруд), находящуюся под воздействием сточных вод, принято подразделять на зону влияния и зону загрязнения.

Зона загрязнения − это зона, где вследствие поступления загязняющих веществ их концентрация в воде превышает предельно допустимые концентрации (ПДК). Зона влияния − там, где концентрация загрязняющих веществ ниже ПДК, но заметно выше естественной.

По временному признаку можно различать непрерывные или почти непрерывные сбросы загрязняющих веществ (от городов, предприятий, шахт и т. д.) и залповые сбросы (при разного рода авариях).

Основными характеристиками сточных вод являются: количество сточных вод, характеризуемое расходом, измеряемым в л/с или м3/с, м3/ч, м3/смену, м3/сут и т.д.; виды (компоненты) загрязнений и содержание их в сточных водах, характеризуемое концентрацией загрязнений, измеряемой в мг/л или г/м3.

Важной характеристикой сточных вод является степень равномерности (или неравномерности) их образования и поступления в водоотводящие системы. Обычно она определяется неравномерностью поступления сточных вод по часам суток в году. Эти характеристики учитываются при проектировании водоотводящих систем.

По происхождению сточные воды могут быть классифицированы на следующие: бытовые, производственные и атмосферные.

Бытовые сточные воды образуются в жилых, административных и коммунальных (бани, прачечные и др.) зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных предприятий. Это сточные воды, которые поступают в водоотводящую сеть от санитарных приборов (умывальников, раковин или моек; ванн, унитазов и трапов − напольных приборов с решетками).

С хозяйственно-бытовыми сточными водами в водоприемник поступают отходы жизнедеятельности людей и домашних животных: фекалии, остатки пищи, мелкий мусор, растворенные соли и пр. Главная особенность указанных вод − это большая бактериологическая загрязненность, в том числе возбудителями различных заболеваний.

В бытовых сточных водах содержатся загрязнения минерального и органического происхождения. Те и другие находятся в нерастворенном, растворенном и коллоидном состояниях. Часть нерастворенных загрязнений, задерживаемых при анализах на бумажных фильтрах, называют взвешенными веществами.

Наибольшую санитарную опасность представляют загрязнения органического происхождения. В бытовых сточных водах взвешенных веществ органического происхождения содержится в среднем от 100 до 300 мг/л.

Содержание органических загрязнений, находящихся в растворенном состоянии, оценивается значениями биохимической потребности в кислороде (БПК) и химической потребности в кислороде (ХПК). Бытовые сточные воды имеют БПК от 100 до 400 мг/л, а ХПК от 150 до 600 мг/л, и их можно оценить как весьма загрязненные. При хранении они способны загнить через 12-24 ч (при температуре 20° С).

Хозяйственно-бытовые сточные воды служат обычно основным источником поступления в реки и водоемы соединений азота и основная масса синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ). Вместе с промышленностью потребление СПАВ на душу населения примерно составит 3-4 г/сут на 1 чел.

Наличие в составе синтетических поверхностно-активных веществ снижает эффективность очистки вод хлорированием, нарушает кислородный режим и, следовательно, создает неблагоприятные условия для развития флоры и фауны. СПАВ способствует развитию в воде кишечных палочек и является потенциальным источником распространения инфекций (Калинин, Ларин, Романова).

Производственные сточные воды образуются в процессе производства различных товаров, изделий, продуктов, материалов и пр. К ним относятся отработавшие технологические растворы, маточники, кубовые остатки, технологические и промывные воды, воды барометрических конденсаторов, вакуум-насосов и охлаждающих систем; шахтные и карьерные воды; воды химводоочистки, воды от мытья оборудования и производственных помещений, а также от очистки и охлаждения газообразных отходов, очистки твердых отходов и их транспортировки (Воронов, Яковлев, 2006).

Потери воды на промышленных предприятиях, как правило, невелики, и количество производственных сточных вод может быть или приравнено к водопотреблению или уменьшено на 5-10 %. Главным является вопрос о составе рассматриваемых вод (Нежиховский, 1990).

Промышленные сточные воды отличаются большим разнообразием состава и концентрацией загрязняющих веществ, определяемых характером производства, а также системой водоснабжения и водоотведения (Андреева. Андреев, 2005).

Атмосферные сточные воды образуются в процессе выпадения дождей и таяния снега, как на жилой территории населенных пунктов, так и территории промышленных предприятий, АЭС и др. Часто эти воды называют дождевыми или ливневыми, вследствие того, что в большинстве случаев максимальные (расчетные) расходы образуются в результате выпадения ливней (дождей) (Воронов, Яковлев, 2006).

Дождевые воды выносят в гидрографическую сеть разнообразные загрязняющие вещества и предметы: мусор, опавшую листву, продукты разрушения дорожных покрытий, выпавшие из атмосферы аэрозоли, нефтепродукты от транспорта, частицы грунта и пр. В отличие от бытовых и промышленных они большей частью не подвергаются очистке (Авакян, Широков, 1994).

Степень загрязнения поверхностного стока с городской территории определяется большим числом разнообразных факторов: плотностью населения, интенсивностью движения транспорта, благоустроенностью местности, объемом и видом промышленного производства. Немалую роль также играют интенсивность снеготаяния, режим выпадения жидких осадков. Всем этим объясняется чрезвычайно большой диапазон колебания концентрации загрязняющих веществ.

В санитарно-экологическом отношении самую большую опасность для рек и водоемов представляют смытые с городской территории взвешенные вещества. Осаждение большого количества взвешенных веществ вблизи ливнеспусков приводит к заилению рек. Примерно 25-40 % стока взвешенных веществ с территории города приходится на талые снеговые воды и 60-65 % — на дождевые воды (Нежиховский, 1990).

В настоящее время по количеству отводимых в водные объекты стоков на первом месте стоит промышленность, то в перспективе, при повышении культуры производства и по мере роста благоустройства населенных пунктов и их числа, это соотношение будет изменяться, и количество бытовых сточных вод возрастет (Авакян, Широков, 1994).

Е. С. Андреева Е. С. и Андреев С. С (2005) предлагают сточные воды разделить на следующие группы по происхождению: на хозяйственно-бытовые, промышленные, поверхностные стоки предприятий и населенных пунктов, сельскохозяйственные, рудные и шахтные воды.

По Р.А. Нежиховскому (1990) в пределах сельского населенного пункта невозможно выделить хозяйственно-бытовые, производственные и поверхностные воды, так как они образуют единый поток, поэтому он рассматривает эту совокупность загрязнений как отдельный класс сточных вод.

Общепринятой классификации сточных вод не существует. Выделяют различные виды загрязнений природных вод: минеральные, органические, биологические.

Минеральные загрязнения — это песок, глина, золы и шлаки, растворы и эмульсии солей, кислот, щелочей и минеральных масел, другие неорганические соединения. Они ухудшают физико-химические и органолептические свойства воды, вызывают отравление фауны водоемов. Менее опасны минеральные загрязнения без специфического токсического действия — взвешенные частицы песка, глины, других пород, но и они ухудшают свойства воды и способствуют заилению водоемов.

Органические загрязнения включают разнообразные вещества растительного и животного происхождения (остатки растений, овощей, плодов, живых тканей, клеевых веществ и т. д.). К этой группе относятся смолы, фенолы, красители, спирты, альдегиды, нафтеновые кислоты, серо- и хлорсодержащие органические соединения, различные пестициды, смываемые в водоемы с сельскохозяйственных угодий, синтетические поверхностно-активные вещества и многое другое.

Биологические загрязнения (болезнетворные бактерии и вирусы, возбудители инфекций) попадают в водоемы с бытовыми сточными водами, а также стоками некоторых производств, в том числе и с животноводческих ферм и комплексов. Использование такой воды для питья, бытовых нужд приводит к заболеванию холерой, инфекционным гепатитом, дизентерией, брюшным тифом, различными видами гельминтов и т. д.

Соотношение между отдельными видами загрязняющих примесей в различных водоемах бывает разным и зависит от объемов и специфики поступающих в него стоков, характера и степени загрязненности атмосферы и проводимых воздухо- и водоохранных мероприятий (Калинин В.М.).

Разнородность состава загрязнений сточных вод и действующие явления диссипации при изменении энергетического состояния системы способствуют тому, что стопроцентная очистка сточных вод невозможна, и поэтому она регламентируется значениями предельно допустимых концентраций (ПДК) (Воронов, Яковлев, 2006).

Классификация сточных вод может быть также выполнена в зависимости наличия или отсутствия токсических веществ: нетоксичные и токсичные.

Все указанные выше сточные воды требуют обязательной очистки при их отведении в открытые водоемы, так как в них содержатся различные загрязняющие вещества в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые.

Система водоотведения − это технологический прием объединения или разъединения потоков сточных вод различного происхождения. В мировом историческом опыте строительства водоотводящих систем просматриваются различные тенденции их развития. В практике были распространены общесплавные и комбинированные системы. Раздельные системы подразделяются на полные раздельные, неполные раздельные и полураздельные (Андреева, Андреев, 2005).

1.2. Теоретические основы использования болот для очистки сточных вод

В действующих законодательных актах по природопользованию не установлен порядок нормирования сброса сточных вод на болото.

Согласно Водному кодексу [1, ст.11] и изменению №1 к ГОСТ 17.1.1.02-77[6] от 01.07.1987 г., болота относятся к водным объектам – поверхностным водоемам. Процессы природной утилизации поллютантов, их ассимиляция или накопление в болотах, существенно отличаются от процессов самоочищения в водотоках и водоемах. Соответственно при нормировании сбросов сточных вод в данный вид водных объектов должна учитываться эта специфика. В действующих законодательных актах по природопользованию принципы нормирования сброса сточных вод на болото четко не обозначены. Наиболее корректным следует признать подход, согласно которому установление норм допустимого сброса (НДС) при сбросе сточных вод на болото производится с использованием эмпирических показателей фактической самоочищающей способности конкретного болота. Этот подход позволяет учитывать специфику болот для ведения рационального природопользования.

В ряде регионов России, характеризующихся высокой заболоченностью, использование болот в качестве водоприемников недостаточно очищенных сточных вод получило широкое распространение. Болотный участок при этом рассматривается с утилитарной точки зрения − как природный буфер, дополнительный блок доочистки, гаситель аварийных сбросов, а сброс сточных вод осуществляется без надлежащей оценки их влияния на устойчивость функционирования болотных экосистем (Носаль, 1999).

По мере движения по болотному массиву, до поступления в основной водоприемник-водоток, дренирующий болотный участок, концентрации загрязняющих веществ в сточных водах претерпевают значительные трансформации. Болотная экосистема «мобилизует» силы, противодействующие нарушению природных условий, и стремится вернуться в первоначальное состояние. Эта способность болот называется самоочищающей и определяется совокупностью природных процессов, направленных на восстановление экологического благополучия болотной экосистемы. Степень устойчивости болотных систем к воздействию внешних факторов, в том числе и сточных вод, прямо пропорциональна их массе (Лисс,1981).

Самоочищающая способность болота оценивается по коэффициенту самоочищения или трансформации отдельных загрязняющих веществ, который определяется как отношение начальной концентрации ингредиента на входе в болото (сброс сточных вод) к концентрации на выходе или в промежуточной точке без рассмотрения внутриболотных процессов.

В течение 10 лет специалистами РосНИИВХ выполнялись исследования по оценке самоочищающей способности болот Урала и Западной Сибири, которые позволили выявить основные факторы, влияющие на величину коэффициента самоочищающей способности болота, и разработать рекомендации по порядку и составу необходимых изысканий для установления коэффициента самоочищения конкретного болота. Наблюдения проводились на действующих выпусках сточных вод, и полученные показатели коэффициента самоочищения отражают реакцию адаптированной болотной экосистемы, испытывающей антропогенную нагрузку в течение длительного времени. Из этого можно сделать вывод, что изменение величин коэффициента самоочищения для действующих выпусков при установившемся режиме сброса сточных вод зависит лишь от природных факторов (водности, сезона года и т. п.).

Обобщение многолетних материалов легло в основу разработанных региональных зависимостей и номограмм величины коэффициента самоочищающей способности, позволяющих выполнять предварительную оценку коэффициента самоочищения для неизученных болот (Попов, 2000).

Разовые определения коэффициента самоочищения по отдельным показателям имеют большой разброс значений даже внутри одного годового цикла. Режим изменения коэффициента самоочищения фактически синхронен режиму водности, чем и обусловлено применение в практике составления норм НДС наименьших осредненных величин за расчетный сезон водности: апрель-май (весна), июнь-сентябрь (вегетативный период), октябрь-март (зима).

Для разработок нормативов допустимого сброса, в силу их специфики, используется какое-то одно реперное значение. Поскольку в соответствии с природоохранными требованиями расчет ведется для наиболее неблагоприятного периода года, коэффициента самоочищения должны приниматься за соответствующий период. Однако на практике натурные определения коэффициента самоочищения часто носят разовый характер − по данным одно-двухлетних наблюдений, редко совпадающих с малой водностью. Поэтому в зависимости от конкретной ситуации используются либо наименьшие из сезонных величин коэффициента самоочищения (при круглогодичной гидравлической связи транзитного участка болота с рекой-водоприемником), либо сезонные величины коэффициента самоочищения, соответствующие лимитирующему периоду на дренирующем водотоке (при связи в теплое время года). При этом предполагается, что полученный коэффициент самоочищения отражает снижение концентраций загрязняющих веществ в экстремальных условиях (Носаль, 1999).

К числу наиболее важных факторов, определяющих потенциальную самоочищающую способность болота, относятся фоновые показатели сточных вод. Величина фоновых показателей болотных вод служит своего рода нижней границей возможного снижения концентраций загрязняющих веществ. Если концентрации загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных вод меньше фоновых, то по длине транзитного потока наблюдается их рост.

Естественный химический состав болотных вод обусловлен, как правило, географическим положением болота, литологическим составом подстилающих грунтов и т. д. Однако величина коэффициента самоочищения в большей степени обусловлена не непосредственно фоновыми концентрациями в болоте, а разностью между концентрациями поллютантов в сточных водах и фоновыми показателями.

Другим важным параметром, влияющим на величину коэффициента самоочищающей способности болота, является расстояние до дренирующего болото водного объекта (протяженность транзитного потока). Следует отметить, что определение длины транзитного потока более важно при построении региональных зависимостей, чем при установлении лимитирующей величины коэффициента самоочищения для конкретного болота.

Как показали исследования, именно от этих двух параметров в наибольшей степени зависит величина коэффициента самоочищения. Другие факторы, потенциально влияющие на величину самоочищающей способности болота, либо трудно поддаются определению, либо являются малозначимыми, либо косвенно учитываются в используемых показателях.

Для оценки самоочищающей способности конкретного болота предпочтительным является проведение двухлетнего комплекса натурных исследований, причем в целях нормирования эти исследования должны выполняться в различные сезоны и включать в себя:

 изучение особенностей прохождения сточных вод через болото, определение длины транзитного потока;

 систематический отбор проб в характерных точках транзитного потока, а также в фоновых точках;

 наблюдение за водным режимом ручьев и рек-приемников;

 эколого-фитоценотическое обследование болота.

Общее описание болота дается на основании справочных, архивных и литературных данных, картографических материалов, аэрофотоснимков, рекогносцировочного обследования и т. д. Сведения о расходе и качественном составе сбрасываемых сточных вод принимаются для действующих очистных сооружений по фактическим данным из формы 2-ТП (Водхоз) за последние 2-3 года.

Длина транзитного потока через болотный массив принимается равной расстоянию от места сброса до ближайшего водотока-водоприемника. Указанное расстояние определяется по крупномасштабным топографическим картам или материалам аэрофотосъемки. Длина транзитного потока рассчитывается не по кратчайшему расстоянию, а по сеткам линий стекания. Расчетная сетка линий стекания строится на основе анализа ориентированности элементов болотного микроландшафта (Савельева, 1991).

В существующих длительное время местах сброса сточных вод чаще всего образуется микроручейковая сеть, что позволяет визуально определить направление транзитного потока и привязать его к конкретной линии тока. При осуществлении сброса на осушенное болото длина транзитного потока рассчитывается как протяженность дренажной сети от места сброса до водоприемника.

Собственно определение величины коэффициента самоочищения производится на основании химических анализов проб воды, отобранных в характерных точках. Таких точек на болоте назначают как минимум три: выпуск сточных вод, фоновая точка, контрольная точка. Периодичность отбора проб − не реже одного раза в месяц. Анализы, количество которых должно обеспечивать статистическую достаточность и достоверность получаемых результатов, выполняются только аккредитованными лабораториями.

Фоновая точка выбирается на окрайке болота в зоне активной фильтрации и, по возможности, наличия стока. Для болот, на которые сброс сточных вод уже производится, фоновая точка должна находиться вне зоны вероятного влияния выпуска или других источников загрязнения. Назначение точек контроля за фоном на изолированных застойных участках болота, а также устройство специальных приямков и копаней в торфяной толще не рекомендуется. Для действующих выпусков на болото фоновая точка должна быть обязательно внесена в график контроля предприятия, проведение отбора проб регламентируется указанным графиком. Определение фона производится по стандартной методике Росгидромета (Гидрометеоиздат, 1983).

Для определения фоновых показателей за основу принимаются среднегодовые концентрации. При наличии более подробной информации можно раздельно рассматривать средние фоновые показатели за основные сезоны.

Эколого-фитоценотическое обследование проводится в вегетационный период и предусматривает установление размеров зон сукцессии и деградации болотных фитоценозов, изучение динамики которых необходимо для оценки возможности изменения величины объемов сброса. При сбросе сточных вод по трассе их транзита через болотный участок всегда формируется полоса (урочище) с растительностью, характерной для низинного типа болота. Участок с локальным повышением уровня болотных вод и наблюдающейся сукцессией болотного фитоценоза не должен превышать 2-3 % от площади болота. Значимая деградация болотных биоценозов отсутствует, если объем сбрасываемых сточных вод не превышает 5-10 % от приходной части водного баланса болота. При оценке максимально допустимого объема сброса на болото, особенно для бессточных болот, необходимо выполнить расчет водного баланса в соответствии с рекомендациями (Гидрометеоиздат, 1976).

На основании двухлетних гидрохимических наблюдений, на болоте-водоприемнике определяются сезонные величины коэффициента самоочищающей способности (Кс) болота для различных сезонов, а также исходные данные для получения натурных графиков зависимости коэффициента самоочищения от разности концентраций загрязняющих веществ в сточных водах и фоновых концентраций (Сст – Сф). При расчете НДС рекомендуется использовать наименьшую из осредненных сезонных величин Кс. Нормативы НДС при сбросе сточных вод на болото устанавливаются исходя из требований, предъявляемых к дренирующему болото водоприемнику, с учетом самоочищающей способности болота на транзитном участке до водоприемника (Носаль, 1999).

Геоэкологическое условие водоотведения г. Муравленко 📙 Дипломная → 🆔 4874

Геоэкологическое условие водоотведения г. Муравленко

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.2. Теоретические основы использования болот для очистки сточных вод