Технологический регламент по изучению питьевой воды на водонососной станции п. Первомайский

Введение.

        Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных пунктов и развитие промышленности, водоснабжение занимает  большое и почетное место.

        Обеспечение населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных эпидемических заболеваний,  передаваемых через воду. Подача достаточного количества воды в населенный пункт позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных городов в воде требуются громадные ее количества, измеряемые в миллионах кубических метров в сутки. Выполнение этой задачи, а также обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требуют тщательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях.

       Комплекс сооружений, осуществляющих задачи водоснабжения, т.е. получения воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителя, называется системой водоснабжения или водопроводом.    

       Следует  отметить, что кроме обеспечения  водой населения и промышленности, осуществляемого системами водоснабжения, огромное народнохозяйственное значение имеет обеспечение водой сельского хозяйства для искусственного орошения земель в целях успешного выращивания сельскохозяйственных культур и получения высоких урожаев. В ряде районов такое искусственное  орошение (ирригация)крайне необходимо и широко используется. Ирригация вследствие огромных объектов потребляемой воды и специфических методов ее использование представляет  собой самостоятельную область водного хозяйства.

        Первые  сведения, которые мы имеем об  искусственных сооружениях для  добывания воды -колодцах , относятся к III тысячелетию до н.э. В Древнем Египте уже имелись простейшие механизмы для подъема воды из колодцев -наподобие наших «журавлей». Вавилоняне владели способом подъема воды на довольно значительную высоту с помощью различных приспособлений с использованием блоков и норий. В водопроводах Египта и Вавилона для подачи воды из резервуаров применялись трубы гончарные, деревянные, а также металлические (свинцовые и медные). В Древнем Китае для водоснабжения использовались весьма глубокие колодцы, из которых воду доставали ведрами с помощью воротов и блоков.

         Начальные сведения об устройстве  централизованных городских водопроводов  в других странах Европы относятся  к  XII в. В конце XII в. построен первый самотечный водопровод в Париже. В XIII в. начинается централизованное водоснабжение Лондона. К началу XV в. относятся сведения об устройстве водопроводов в немецких городах.

         Зарождение и развитие капиталистической  мануфактуры вызвало развитие  и водопроводной техники. Промышленная  революция XVIII в. обусловила строительство фабрично-заводских водопроводов. В то же время сброс промышленных сточных вод в открытые водоемы привел к их сильному загрязнению и поставил вопрос об изыскании источников чистой воды.

         Применение паровых насосов позволило значительно увеличить дальность транспортирования воды.

         Так постепенно создавались централизованные системы водоснабжения городов и промышленных предприятий.

         Проблемы развития водоснабжения тесно связана с решением главной задачи –улучшения водоснабжения населения как фактор сохранения крепкого здоровья через жилищные условия российского народа, создания здоровых условий труда и отдыха. На решение этой задачи направлены постановления партии и правительства о мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов.    

Основные  характеристики качества воды

природных источников.

   Путем анализа воды природных источников выявляется наличие в ней различных веществ и микроорганизмов. Для получения правильной характеристики воды источника отбор проб и анализы должны производиться в течение достаточно длительного периода времени, чтобы можно было учесть сезонные и другие характерные для данного источника изменения качества воды. Отбор проб из источника и оценка качества воды производится в соответствии с ГОСТ 18963-73 «Вода питьевая. Методы санитарно-бактериалогического анализа».

       Характер и объем мероприятий  по очистке воды, очевидна, должны  быть выбранны в результате  сопоставления качественных характеристик воды данного источника с теми требованиями, которые предъявляют потребители к качеству воды. Требования к качеству воды, подаваемых для питьевых нужд населения, установленны ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая». Требования к качеству воды, используемая для различных производственных нужд, устанавливаются различными ведомственными нормами и техническими условиями.

     Качество  воды определяется наличием в  ней различных веществ неорганического и органического происхождения, а также микроаргонизмов. Примеси могут содержаться в воде в различном состоянии: а) во взвешенном- в виде отдельных частиц (грубо дисперсная взвесь); б) в коллоидном; в) в растворенном.

       Рассмотрим основные физические, химические и бактериологические  свойства воды природных источников, указывая попутно их значения для различных потребителей и предъявляемые потребителями требования к отдельным качественным характеристикам воды. 

Содержание  взвешенных веществ. Мутность. Количественное содержание взвешанных веществ в воде может быть опредлено или непосредственно-весовым способом, или косвенно-путем определения мутности (или прозрачности) воды.

       Мутность воды определяют специальными  приборами-мутномерами. В настоящее  время для определения мутности  применяют приборы, основанные на действии фотоэлементов, -нефелометры.

    Прозрачность воды измеряют в стеклянном цилиндре или стеклянной трубке с сантиметровой шкалой. При этом определяют толщину слоя воды (в см), через который еще виден нанесенный черной краской на белой пластинке условный знак в виде двух крестообразно расположенных линий толщиной 1 мм или специальный стандартный шрифт. Таким образом, прозрачность измеряется в сантиметрах.

     Содержание  взвешенных веществ в в речной  воде, а следовательно, ее мутность и прозрачность, меняется в течение года, возрастая в период дождей и доходя до максимума в период паводков. Наименьшая мутность (наибольшая прозрачность) речной воды наблюдается обычно в зимнее время, когда река покрыта льдом.

     Требования  к качеству воды, подаваемой водопроводами для хозяйственно-питьевых нужд, регламентируются государственными стандартами. Согласно ГОСТ 2874-73, количество взвешенных веществ в воде, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей централизованными водопроводами, не должно быть более 1,5 мг/л.

Цветность. Желтоватый, коричневый или желто-зеленый оттенки воды природных источников объясняются главным образом присутствием в воде гумусовых веществ.

       Цветность свойственна воде рек,  питающихся частично болотной  водой, а иногда и воде водохранилищ. Измеряется цветность в градусах по так называемой платино-кобальтовой шкале путем сравнения исследуемой воды с водой, имеющей эталонную цветность. Цветность питьевой воды, подаваемой водопроводом, не должна превышать 20⁰. В исключительных случаях, по согласованию с органами санитарного надзора, может быть допущена цветность воды до 35⁰.

Запахи  и привкусы воды. Наличие запахов и привкусов у воды природных источников обуславливается присутствием в ней растворенных газов, различных минеральных солей, а также органических веществ и микроорганизмов. Неприятный запах имеет вода после хлорирования при наличии в ней некоторых количеств остаточного хлора. Интенсивность запаха, как правило, увеличивается с повышением температуры воды.

     Привкус солоноватый и даже горько- солоноватый часто имеют сильно минерализованные воды подземных источников.

     Для  количественной оценки запаха  и привкуса воды применяют   условную пятибальную шкалу. Следует,  однако, отменить, что эта оценка  в значительной мере субъективна, так как зависит от индивидуальной восприимчивости исследователя.

    Согласно  ГОСТ 2874-73, питьевая вода при температуре  20⁰С и при подогревании до 60⁰С не должна иметь запаха более 2 баллов и привкуса (при 20⁰С) более 2 баллов.

Температура воды. В течение года температура воды поверхностных источников колеблется в весьма широких пределах. Воды подземные, в особенности артезианские, имеют почти постоянную температуру в течение года -8-12⁰С. Для питьевых целей наиболее желательно использование воды с температурой 7-12⁰С.

Жесткость воды. Жесткость воды обуславливается содержанием в ней солей кальция и магния. Различают к а р б о н а т н у ю жесткость, которая определяется наличием в воде двууглекислых солей кальция и магния, и н е- к а р б о н а т н у ю, при которой в воде содержатся другие соли кальция и магния-сульфаты, хлориды, нитраты.

    Суммарная  жесткость воды называется о  б щ е й жесткостью. Вода разных природных источников имеет весьма различную жесткость. Речная вода, за некоторыми исключениями, обладает относительно небольшой жесткостью. Для питья может использоваться относительно жесткая вода, так как наличие в воде солей жесткости на вредно для здоровья и обычно не ухудшает ее вкусовых качеств. Однако использование воды с большой жесткостью для хозяйственных целей вызывает ряд неудобств: образуется  накипь на стенках варочных котлов и кипятильников, увеличивается расход мыла при стирке, медленно развариваются мясо и овощи и т.д. Поэтому жесткость воды, подаваемой водопроводами для хозяйственно-питьевых нужд, согласно ГОСТ 2874-73, не должна превышать 7 мг экв/л, а в особых случаях, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы, не более 10 мг экв/л.

Содержание  газов. В воде природных источников чаще всего присутствуют следующие газы: кислород О₂, двуокись углерода (углекислый газ) СО₂ и сероводород Н₂S.

    Содержание  кислорода и двуокиси углерода  даже в значительных количествах  не ухудшает качества питьевой  воды, но способствует корозии  металлических стенок труб, резервуаров, котлов.

    Содержание  сероводорода придает воде неприятный  запах и, кроме того, вызывает  коррозию металлических стенок  труб, баков и котлов. В связи  с этим присутствие Н₂S не допускается в воде.

Содержание  соединений железа. Железо довольно часто встречается в воде подземных источников, в основном в форме растворенного двух-валентного железа. Иногда железо содержится и в поверхностных водах в форме комплексных соединений, коллоидов или тонкодисперсной взвеси.

   Наличие  железа в водопроводной воде может придавать ей плохой вкус, вызывает  отложение осадка и зарастание водопроводных труб. При использовании такой воды для стирки белья на нем остаются пятна.

    Согласно  ГОСТ 2874-73, в воде, подаваемой централизованными  системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, содержание железа допускается в количестве не более 0,3 мг/л. При использовании подземных вод в исключительных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемологической службы в воде, подаваемой в водопроводную сеть, может быть допущено содержание железа в количестве до 1 мг/л.

Соединение  азотистых соединений. Наличие азотсодержащих соединений –нитратов (NO₃), нитритов (NО₂) и амонийных солей (NН₄)- в воде поверхностных источников или подземных водах может обуславливается загрязнением этих вод сточными водами. При этом наличии аммонийных соединений указывает на свежее загрязнение, а наличие нитритов-на относительно недавнее загрязнение. Содержание в воде нитритов-на относительно недавнее загрязнение. Содержание в воде нитритов может указывать на давнее, уже ликвидированное, загрязнение источника сточными водами.

   По ГОСТ 2874-73 в питьевой воде допускается  содержание нитратов (по N) не более 10 мг/л.

Содержание  сульфатов и хлоридов. Сульфаты кальция и магния образуют соли некарбонатной жесткости. Хлорид кальция СаСl₂ обусловливает некарбонатную жесткость воды. Хлорид натрия NaCl содержится в значительных количествах в воде морей, а также некоторых озер и подземных источников.

    По  ГОСТ 2874-73 предельно допустимое содержание  в воде сульфатов 500мг/л и хлоридов 350мг/л.

Содержание  кремниевых кислот. Кремниевые кислоты встречаются в воде как подземных, так и поверхностных источников в различной форме, от коллоидной до ионно-дисперсной.

Содержание  фтора. Согласно требованием ГОСТ 2874-73, содержание фтора в питьевой воде должно поддерживать в пределах 0,7-1,5 мг/л (в зависимости от климатических условий)

Содержание  растворенных веществ (сухой остаток). Общее количество веществ (кроме газов), содержащихся в воде в растворенном состоянии, характеризуется сухим остатком, получаемым в результате выпаривания профильтрованной воды и высушивание задержанного остатка до постоянной массы. В воде источника, используемого для хозяйственно-питьевых целей, сухой остаток не должен превышать 1 000 мг/л и в особых случаях 1 500 мг/л.

Активная  реакция воды. Концентрация в воде водородных ионов рН определяет ее активную реакцию. При нейтральной реакции рН=7, при кислой реакции рН<7, при щелочной реакции рН>7.

     Согласно  ГОСТ 2874-73 вода, подаваемая хозяйственно-питьевым водопроводом, должна иметь рН в пределах 6,5-8,5. Для вод большинства природных источников значение рН не выходит из указанных пределов.

Бактериальная загрязненность воды. Общая бактериальная загрязненность воды характеризуется количеством бактерий, содержащихся в 1мл воды. Согласно ГОСТ 2874-73, питьевая вода не должна содержать более 100 бактерий в 1 мл.

            Особую важность для санитарной  оценки воды имеет определение  наличия в ней бактерий группы  кишечной палочки. Присутствие кишечной палочки свидетельствует о загрязнении воды фекальными стоками и, следовательно, о возможности попадания в нее болезнетворных бактерий, в частности бактерий брюшного тифа. Путем бактериологического анализа воды определяют число кишечных палочек в 1 л воды (так называемые коли-индекс) или тот наименьший объем воды, в котором еще обнаруживается кишечная палочка (коли-титр).

       Согласно требованиям стандарта,  в питьевой воде, подаваемой в  сеть хозяйственно-питьевых водопроводов, может содержаться не более трех кишечных палочек в 1л.

В практике использования  воды водоемов для различных потребителей приходится встречаться еще с  целым рядом специфических свойст воды. Например, согласно требованиям  ГОСТ 2874-73, питьевая вода не должна содержать  более 0,05 мг/л мышьяка, 1мг/л меди, 5мг/л цинка, 0,1 мг/л свинца и 0,5мг/л алюминия.

Следует отметить, что данных, получаемых в результате обычных физико-химических и бактериологических анализов природной воды, еще не достаточно для проектирования очистных сооружений. По этим данным невозможно определить расчетные параметры технологического процесса очистки воды-требуемые дозы химических реагентов, скорость процесса на отдельных его этапах, продолжительность обработки воды в отдельных сооружениях и т.п., а в ряде случаев и выбрать технологическую схему очистки. Поэтому исследуемую воду необходимо подвергать специальному технологическому анализу, который дает дополнительные данные для возможности выбора наиболее надежного и экономичного метода ее очистки и проектирования соответствующих очистных сооружений.

Поверхностные источники характеризуются большими колебаниями качества воды и количества загрязнений в отдельные периоды  года.

Речная воды обычно характеризуется значительным содержанием взвешенных веществ, т.е. мутностью, часто цветностью, малым содержанием солей-относительно малой жесткостью, наличием большого количества органических веществ, относительно высокой окисляемостью и значительным содержанием бактерий. Сезонные колебания качества речной воды нередко бывают весьма резкими. В период паводков, как указывалось ранее, сильно возрастают мутность и бактериальная загрязненность воды, но обычно снижается ее жесткость.

Характерной особенностью речной воды является ее способность  к самоочищению. Она выражается в том, что в результате ряда естественных биохимических процессов, протекающих в речной воде, концентрация загрязнений от поступающих в нее стоков постепенно уменьшается.

Воды подземных  источников, особенно глубоко залегающие артезианские воды, характеризуются большой прозрачностью, отсутствием цветности, значительным содержанием различных минеральных солей-большой жесткостью и иногда наличием железа, марганца др. Санитарное состояние подземных вод, если они защищены водонепроницаемым слоем от проникания стоков с поверхности земли, бывает иногда настолько хорошим, что эти воды можно без какой-либо очистки подавать в сеть питьевых водопроводов.      

Технологический регламент

Очистной водонасосной станции п. Первомайский

(численность  населения-7,5 тыс.человек)

       Вода на очистную водонасосную станцию поступает с 2-х водозаборов

1-ый водозабор  открытого типа, гидроузел на  р. Донгуз

2-ой водозабор - артезианские скважины.

       Количество потребляемой питьевой воды в год 1057,13 тыс. м³, из них от артезианских скважин 450 тыс. м³/год, от поверхностного источника-607 тыс. м³/год.

       1-ый водозабор - расположен в 3,5 км от очистной  водонасосной станции (ОВНС) на реке Донгуз открытого типа, производительность-630 м³ в час, диаметр водопроводной трубы-300 мм. Установлено три рабочих насоса марки Д-630/70; Д-315/704; Д-200/50.

       2-ой водозабор - артезианские скважины расположены в 15 км от ОВНС. Всего-7 скважин, из них 5- рабочих и 2 резервных. Производительность-25 м³/час, конструкция скважин-120-150 м бурения, диаметр осадкой трубы 219 мм. Уровень воды 20-36 м.

        На ОВНС принят следующий метод очистки: обработка коагулянтом, хлором, осветление в осветлителях со взвешенным осадком, фильтрование на скорых фильтрах. Режим работы равномерный, круглосуточный.

        Вода с водохранилища р. Донгуз поступает на ОВНС в смеситель, смеситель вихревого типа с конической нижней частью, что обеспечивает наилучшее смешивание реагентов (хлор и коагулянта). Объем смесителя 12,5 м³, диаметр 2,5м, время пребывания воды в смесителях 2,1 мин.  Вода собирается в сборный кольцевой желоб через затопленные отверстия. Смеситель оборудован переливной трубой, диаметром 250 мм.

       Со смесителя вода поступает в осветлители. Осветлители со взвешенным осадком коридорного типа прямоугольные, размером 7,5х9 м в количестве 3-х штук. Осветлитель состоит из 2-х рабочих камер- зоны осветления -общей площадью-41 м³ и центрально-расположенной зоны отделения осадка - шлемоуплотнителя площадью-20,5 м². Скорость восходящего потока в зоне осветления при режиме 3-х осветлителей-0,6 мм/сек, при работе 2-х осветлителей-0,91 мм/сек, в зоне отделения осадка-0,74 мм/сек, при соотношении площадей зон 0,7 и 0,3. Распределение воды в зоне осветления, сбор воды в зоне отделения осадка и выпуск шлема производится перфорированными трубами. Отвод осветленной воды в зонах осветления осуществляется лотками с треугольными вырезками. 

        С осветлителей вода поступает в фильтра. Фильтры скорые, с крупнозернистой загрузкой, размером 4,5х6 м, площадью фильтрации-19,2 кв.м. Скорость фильтрации-19,2 кв.м. Скорость фильтрации при нормальной работе составляет-4,7м/сек, при одном фильтре на промывке-6,3 м/сек, при форсированной режиме-9,7 м/сек. Всего установлено-4 фильтра. В настоящее время производится перезагрузка фильтров кварцевым песком. Фильтра очищаются от старого песка и загружается кварцевым песком ФР-0,8-2 мм (песок проверен ЦГСЭН в Свердловской обл. №660115571 п 000553.05.02 от 17.02.2002 г.)

       Дезинфекция воды проводится хлорированием. Хлорирование воды принято жидким хлором в 2-этапа: первичная доза-0,8-1,2 мг/л, и вторичная доза 0,8-1,2 мг/л. Работают установки ЛОНИИ-100 производительностью до-5 кг хлора в час, всего 2-хлоратора (первичное и вторичное хлорирование). В хлородозаторную подается хлор от отдельно стоящего склада хлора. Хлор подается в смеситель.

       Осветление и обесцвечивание воды производится коагулированием. В качестве коагулянта применяется сернокислый аммоний алюминий.

       Коагулянт на станцию доставляется автотранспортом и хранится в баках в сухом или замоченном виде, количество баков-3шт. объем каждого бака-66 м³ , общий объем растворной части 3-х баков-135 м³ . Общая потребность коагулянта составляет -64,4 тонн МАХ из расчета:

1. 30 дней-2000 осадок мг/л в сутки 640-1000 кг из расчета 80-125 мг/л

           или 0,08-0,125 кг/м³;0,08х8000х30=19200 кг-М1П

          0,125х8000х30=30000 кг-МАХ

2. 30 дней-1000 мг/л, в сутки 480-720 кг из расчета 60-90 мг/л или 0,06-0,09кг/м³ 

0,06х8000х30=14400кг-М1П

0,09х8000х30=21600 кг-МАХ

3. 60 дней-100 мг/л, в сутки или 0,025-0,035 мг/м³

        0,025х8000х60=12000 кг –М1П

         0,035х8000х60=16800кг-МАХ

         ИТОГО:  19200+14400+12000=45600-М1П

                         30000=21600=16800=68400-МАХ

Итого годовая потребность  коагулянта составляет:   45,6 тонн-М1П

                                                                                                 68,4 тонн-МАХ

        Профильтрованная, обработанная, продезинфицированная вода поступает в три металлические резервуары, емкостью по-750 м³ каждая. В резервуары по трубопроводу поступает вода со 2-го водозабора (артезианские скважины) и смешивается с обработанной водой с 1-го водозабора.

         В насосной станции установлены хозяйственно-противопожарные насосы марки-6 НДВ. Хозяйственная группа-2 рабочих и 1 резервный агрегат и противопожарная группа 1- рабочий и 1-резервный. Все насосы взаимозаменяемы.

       Стоки от промывки фильтров, отстойников и другие производственные стоки сбрасываются в промышленную канализацию.

     Наружные сети состоят из стальных, чугунных труб диаметром 50 мм; 150 мм; 200 мм; 350 мм, глубина заложения трубопроводов-1,5-3 м.

        Техническое состояние водозаборных сооружений и сетей удовлетворительное.  

ОСНОВНЫЕ  ПОТРЕБИТЕЛИ:

Качество воды подаваемой в сеть по основным бактериологическим и химическим показателям отвечает требованием САН-ПИН – 214-559-96. В случае обнаружения отклонений качества воды от требований САН-ПИН -214-559-96 принимаются определенные меры: промывка осветлителей и фильтров, дезинфекция хлором.

        Производственный лабораторный  контроль осуществляется лабораторией очистной водонасосной станции, лаборатория оснащена посудой, реактивами. В штате лаборатории имеются квалифицированные специалисты, осуществляющие контроль качества питьевой воды.  

Основные  виды потребления воды.

      При проектировании системы водоснабжения любого объекта прежде всего должно быть определено, сколько воды и какого качества требуется подавать данному объекту. Для решения этой задачи необходимо с возможной полнотой учесть все категории возможных потребителей и установить их требования к количеству и качеству подаваемой им воды.

       Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Однако большинство видов использования воды в народном хозяйстве может быть сведено к следующим основным категориям:

а) хозяйственно-питьевые потребности людей (жителей населенных пунктов и рабочих во время их пребывания на производстве);

б)производственные потребности, связанные с использованием воды в технологических процессах различных производств, и другие технические нужды;

в) расходы воды, связанные с обеспечением благоустройства населенных пунктов и промышленных предприятий: поливка и мытье улиц и площадей, полив зеленых насаждений, газонов и т.п.;

г) расходы воды на пожаротушение.

          Основной вид использования воды в сельском хозяйстве -на орошение представляет собой отдельную отрасль водного хозяйства и не охватывается понятием «водоснабжение».

          Требования, предъявляемые отдельными категориями потребителей к количеству и качеству используемой воды, весьма различны. К воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, предъявляются высокие санитарные и вкусовые требования. Требуемые качества воды, используемой для нужд различных  отраслей промышленности, определяются характером технологических процессов и весьма разнообразны. Наконец , к качеству воды, используемой для поливки проездов и зеленых насаждений, а также для нужд пожаротушения, практически специальных требований не предъявляется.

                                                 Физиологическое и гигиеническое значение воды.

          Велика потребность в чистой воде. Но запасы ее в мире не бесконечны. Во всех странах вопрос о сокращении и разумном использовании запасов чистой воды становится все более и более актуальным.

         Потребность в воде все время увеличивается, и источники водоснабжения уже используются достаточно напряженно, при этом приходится принимать активные меры для поддержания необходимого количества подаваемой  воды.

         Вода является важной составной частью всего живого на земле, игра роль в развитии, росте и физиологических функциях  организма.

         В организме человека нет ни одного процесса обмена веществ, который проходил бы без участия воды. Чем энергичнее эти процессы протекают, тем больше нуждается человек в воде. Для взрослого человека суточная потребность в воде составляет 35-45 гр на 1 кг веса (сюда относится и вода, входящая в состав пищевых продуктов).

        Однако вода требуется людям не только для удовлетворения физиологических потребностей, но и для гигиенических целей, различных производств, отопления, на поливку улиц и зеленых насаждений и др.