97719

Екологічна ситуація забруднення колодязної води, її вплив на людину та навколишнє середовище

Дипломная

Экология и защита окружающей среды

Визначити та проаналізувати відомі способи очистки питних вод; встановити значення води для здоров’я людини; дослідити проаналізувати методи, що використовуються при стерилізації вод; провести розрахунок еколого-економічних показників стерилізації колодязних води.

Украинкский

2015-10-24

1.25 MB

0 чел.

75

ЗМІСТ

АНОТАЦІЯ 4

ANNONATION 5

ВСТУП 6

1 ЗНАЧЕННЯ ВОДИ ДЛЯ ЗДОРОВ’Я ЛЮДИНИ 7

1.1 Значення води для здоров'я людини 7

1.1.1 Джерела забруднення вод та вплив забруднення на здоров'я людини 9

1.1.2  Вплив на людину хімічного складу води 13

1.2 Економія водних ресурсів 13

1.3 Різновиди колодязів та їх будова 15

1.4 Захворювання, що спричиняє хлор 24

1.4.1 Проблема хлорування води 24

1.4.2 Дезінфекція артезіанських свердловин  25

1.4.3 Технологія знезараження води  26

2 АНАЛІЗ СПОСОБІВ ОЧИСТКИ ПИТНИХ ВОД 29

2.1 Споживачі води. Водокористування та водоспоживання 29

2.2 Контроль і управління якістю води 29

2.3 Джерела забруднення води. Нормативні вимоги до якості води 30

2.3.1 Джерела забруднення поверхневих вод суші 31

2.3.2 Вимоги до якості води, що скидається в централізовані біологічні очисні споруди та природні водойми 33

2.4 Матеріали та методи дослідження 37

2.5 Способи очищення питної води 41

3 МЕТОДИ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ПРИ СТЕРИЛІЗАЦІЇ ВОДИ 45

3.1 Хлорування 45

3.2 Озонування 46

3.3 УФ-стерилізація 48

3.4 Знезараження питної колодязної (криничної) води, дезінфекція колодязя (криниці) 50

4 РОЗРАХУНОК ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ СТЕРИЛІЗАЦІЇ ВОДИ 52

4.1 Дезінфекція шахтних колодязів  52

4.2 Знезараження води при децентралізованому водопостачанні із застосуванням дезінфекційного засобу "Жавель-Клейд"  59

5 РОЗРАХУНОК ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ 61

5.1 Розрахунок економічної ефективності антрацит-фільтрату у порівнянні з кварцовим піском 61

5.2 Вартість фільтруючого завантаження 61

5.2.1 Вартість електроенергії, затрачуваної на промивання фільтруючого завантаження 63

5.2.2 Вартість води, що витрачає на промивання фільтрів 65

5.2.3 Фактичні витрати при експлуатації фільтрів з піщаним і антрацитовим завантаженнями 65

ВИСНОВКИ 68

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 69

Додаток А Технічне завдання 71

Додаток Б Деякі показники якості води 73

Додаток В Оцінка найбільш ефективних способів покращення якості питної води серед різних груп експертів 74

Додаток  Г Вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопо-стачання 75

Додаток Д Закони України які регулюють водогосподарську діядьністьм 76

Додаток Е Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у воді водойм господарсько-питного та культурно-побутового призначення 78

Додаток Є Викиди шкідливих речовин та розміщення відходів не відбувається 79

Додаток ЖДозуючий патрон з завантаженням хлорного вапна 81


АНОТАЦІЯ

Метою роботи є обґрунтування рівня екологічної небезпеки стерилізації колодязних води.

В дипломній роботі описано вплив забрудненої води на довкілля та здоровя людей, наведено джерела забруднення води та розглянуто способи очищення.

В роботі розглядається значення води для здоровя людини, наведено вплив хімічного складу та захворювання, що спричиняє хлор.

В роботі проаналізовано аналітичні дослідження шляхів покращення стану води способами стерилізації, забрудненої в наслідок людської діяльності, досліджені шляхи і механізми проведення знезараження колодязної води та дезінфекції колодязя.

В роботі були проведенні розрахунки еколого-економічних показників стерилізації води.

Галузь застосування – охорона навколишнього природного середовища, екологічна безпека, контроль та облік забруднення навколишнього середовища шкідливими речовинами.


ANNOTATION

The aim is to study environmental hazards sterilization of well water.
In the bachelor thesis work describes the impact of contaminated water into the environment and human health, are sources of water pollution and discussed methods of cleaning.

This paper considers the importance of water to human health, given the influence of chemical composition and disease causing chlorine.

This paper analyzes the analytical study ways to improve the condition of the water ways of sterilizing contaminated as a result of human activity, and mechanisms investigated by conducting well water decontamination and disinfection.

The work was Settlements ecological and economic indicators sterilizing water.

Scope  environmental protection, environmental safety, control and accounting of pollution by harmful substances.

ВСТУП

Екологічна безпека  це такий стан навколишнього середовища, коли гарантується запобігання погіршення екологічної ситуації та здоров'я людини.

Вода  одна із найголовніших речовин, потрібних для органічно-го життяРослини та тварини містять понад 60 % води за масою. На Землі водою покрито 70,9 % поверхні. Вона здійснює у природі постійний кругообіг, випаровуючись з поверхні й повертаючись на неї у вигляді опадів. Вода має велике значення для економіки: сільського господарства й промисловостіПитна вода  становить тільки 2,5 % від загальної кількості. Нестача води може стати однією з найважчих проблем людства в найближчі десятиліття.

Актуальність. Ефективне очищення води від різноманітних видів забруднень залишається одним з головних завдань людства. На жаль, ця проблема досі актуальна. Існуючі способи її вирішення або занадто дорого коштують, або займають тривалий час.

Зараз звільнення води від домішок здійснюється комбінованим чином, починаючи з механічного етапу очищення, коли відбувається позбавлення води від макроскопічних домішок, і закінчуючи фізико-хімічними методами, призначеними для ліквідації токсичних речовин і елементів. Проміжний, біологічний, етап очищення  це стерилізація колодязних води (знищення містяться в рідині бактерій та інших небезпечних мікроорганізмів). Існуючі механізми біологічного очищення води володіють рядом недоліків. По-перше, їх тривалість становить кілька годин, а то й більше. По-друге, деякі з них засновані на технології пропускання води через спеціальні дорогі мембранні фільтри, які досить швидко забиваються і приходять в непридатність.

Метою роботи є проведення дослідження еколого-економічних показників стерилізації колодязних води, з’ясування причин забруднення колодязів, використання методів для очищення, вплив на людини та навколишнє середовище.

Задачі роботи:

  1.  визначити та проаналізувати відомі способи очистки питних вод;
  2.  встановити значення води для здоров’я людини;
  3.  дослідити проаналізувати методи, що використовуються при стерилізації вод;
  4.  провести розрахунок еколого-економічних показників стерилізації колодязних води.

Об’єкт дослідження  методи стерилізації колодязної води.

Предмет дослідження  екологічна ситуація забруднення колодязної води, її вплив на людину та навколишнє середовище.

Методи дослідження: історичний, термінологічний, функціональний, системний, пізнавальний. При обробці статистичних даних використані основні математичні методи.

  1.  ЗНАЧЕННЯ ВОДИ ДЛЯ ЗДОРОВ’Я ЛЮДИНИ

Роль води в організмі людини:

  1. сприяє доставці кисню у клітини;
  2. транспортує поживні речовини;
  3. забезпечує гідратацію клітин;
  4. служить амортизатором для кісток і суглобів;
  5. оберігає від ударів кістки та органи;
  6. регулює температуру тіла;
  7. виводить з організму відходи життєдіяльності;
  8. вимиває токсини;
  9. запобігає адгезії(злипання) клітин;
  10. служить мастилом для суглобів;
  11. покращує клітинну комунікацію;
  12. підтримує нормальні електричні властивості клітин;
  13. прискорює природні процеси регенерації в організмі [1].

  1.  Значення води для здоров'я людини

Тіло людини складається не лише зі шкіри та м’язів. На 65 % воно складається із води. Організм людини з масою тіла 65 кг містить 40 л води: з них майже 25 л знаходиться в клітинах і 15 л у складі внутріклітинної рідини організму.

Основна кількість води знаходиться у клітинах тканин і тільки 18-20 % припадає на долю позаклітинної води. Вміст води у різних тканинах і органах різний. Так, у скелеті міститься 22 %, у печінці, м'язах, мозку, серці та інших органах  70-80 %, у плазмі крові  близько 90 %, у поту і слині  99,5 % води [2].

Без харчів людина може прожити кілька тижнів, без води – загине вже за кілька днів. Першим симптомом браку рідини в організмі є постійне відчуття втоми.

При втраті організмом 5 % загального об’єму рідини підвищується температура тіла і прискорюється пульс. При втраті 10 % відбувається дегідраційне отруєння, 15 % – незворотні паталогічні зміни, 20-25 % – настає смерть.

Добова потреба у воді покривається за рахунок рідини, що надходить до організму (питна вода, чай та інші напої, рідкі страви  1,5 л), за рахунок води, яка міститься у харчових продуктах (600-900 мл), і тієї, що утворюється у тканинах під час окислення харчових речовин (300-400 мл). Відомо, що в разі окислення 100 г білків утворюється 41 г води, жирів  107 г, крохмалю - 55 г.

Вода присутня у всіх продуктах – в молоці її 87 %, в помідорах – 95 %, в м’ясі – 50-70 %, в хлібі – 35 % [1].

Організм регулює кількість води в кожній системі, органі, клітині. Потреба дорослої людини у воді становить 40 мл/кг маси тіла на добу, немовляти – 150-150 мл/кг.

Циркуляція води в організмі живої істоти так само важлива для існування, як і циркуляція води в природі. Підраховано, що за життя людина випиває близько 25 тонн води.

На 89 % із води складається мозок, на 80 % – кров, майже на 70 % – м’язи, і навіть у кістках скелета близько 20 % води.

Особливо багаті на води тканини молодого організму – в тілі 3-місячного немовляти 95 % води, 5-місячного – 86 %, дорослої людини – 65-55 % [2].

Середньодобові норми водовитрати на одну людину СНІП 11 31-84 (табл. 1.1). Їх слід ураховувати під час проектування централізованого водопостачання для населених пунктів з різним ступенем благоустрою. Для неканалізованих районів житлової забудови у разі користування водою з водорозбірних колонок норма витрати води на одного мешканця становить 30-50 л на добу.

У природі вода відіграє надзвичайно важливу роль. Випаровуючись, вода переноситься на величезні віддалі і там випадає у вигляді дощу і снігу. Вологість повітря і кількість атмосферних опадів є найважливішими факторами, що регулюють клімат і погоду [1].

Таблиця 1.1  Норми господарсько-питного водоспоживання для населених пунктів

Ступінь благоустрою районів житлової забудови

Водоспоживання на одного мешканця (середньодобове, л/добу)

Забудова будівлями, обладнаними внутрішнім водопроводом і каналізацією, без ванн

125-160

Те ж саме, з ваннами і місцевим підігрівом

160-230

Те ж саме, з центральним гарячим водопостачанням

250-350

Вода є також одним з найважливіших геологічних факторів, що змінює зовнішній вид земної поверхні, розмиваючи гори і утворюючи долини. Вона руйнує гірські породи не тільки механічно, а й хімічно, реагуючи з ними з утворенням інших речовин.

Вода має величезне значення в житті людини, тварин і рослин. Вона потрібна рослинам для розчинення поживних речовин ґрунту. Нестача води у ґрунті призводить до погіршення живлення рослин і зниження врожаю сільськогосподарських культур. Тому для забезпечення у ґрунті води здійснюють цілий комплекс агрохімічних заходів.

Вода є одним з шести основних харчових елементів здорового харчування людини поряд з вуглеводами, білками, жирами, вітамінами і мінералами [2].

1.1.1 Джерела забруднення вод та вплив забруднення на здоров'я людини

Стічні води котелень містять пом'якшувачі, продукти ерозії. Наявність на поверхні води масел, нафти, погіршує обмінні процеси, знижує вміст кисню у воді, що призводить до загибелі риб. 1 л нафти забруднює до 12 м2 поверхні води водоймища. Якщо вміст нафтопродуктів складає понад 200 мг/м3, порушується зоологічна рівновага водних об'єктів. Синтетичні поверхнево активні речовини згубно впливають на розвиток фітопланктону. Свинець, ртуть, кадмій, нікель, цинк, марганець, потрапивши у воду, роблять її токсичною [1].

Господарсько-побутові стоки призводять до біологічного забруднення води, що може викликати кишково-шлункові захворювання (холеру, тиф) та захворювання печінки (гепатит). Особливо небезпечні стічні води пунктів санітарної обробки білизни та спецодягу, стоки лікарень тощо. Органічні забруднення часто призводять до зв'язування кисню у воді, загибелі живих організмів та фітопланктону. Надлишки фосфору та азоту у воді призводять до її цвітіння та порушення біологічної рівноваги у водоймах.

Радіоактивні речовини потрапляючи до води викликають її іонізацію, що негативно відбивається на розвитку живих організмів. Більш того фітопланктон та риби здатні засвоювати велику кількість радіоактивних речовин та накопичувати їх у своєму організмі. Споживання такої риби небезпечне для здоров’я людей [2].

Забруднення підземних та поверхневих вод може спричинити до загибелі не тільки організмів у воді, але може стати загрозою для людини. Грунтові води, які є основним джерелом водозабезпечення населення Івано-Франківської області досить легко забруднюються через грунти і породи зони аерації. Проникненню забруднюючих речовин у напірні горизонти сприяє відсутність регіональних витриманих водоупорів та вплив розвинутої дренажної системи річкової та ерозійної мережі, що підсилюють водообмін гідро літосфери (табл. 1.2).

Досить небезпечним видом забруднення гідросфери є теплове забруднення. Воно спричинене спуском у водойми теплих вод від різних енергетичних установок. Велика кількість тепла, що надходять з нагрітими водами в ріки й озера, істотно змінює їх термічний і біологічний режим. Особливо сильне забруднення викликають теплові й атомні електростанції, що скидають у водойми воду, нагріту до 45 граду-сів [3].

Зміна будь якого показника спричиняє до погіршення якості питної води. Нижче наведемо ще деякі показники, за якими оцінюють не тільки якість води але й непридатність до споживання:

Окисленість. Величини окисленості більше 5-8 мг/л кисню вказує на можливе забруднення води стічними водами; викликає піну води у парових котлах; вказує на можливість розвитку органічних речовин в охолоджуючих теплообмінних апаратах;

Таблиця 1.2  Наслідки споживання людиною забрудненої води. 

Характер споживання води

Забруднювач

Захворювання

Біологічний

Пиття та їжа

Патогенні бактерії

Холера, дизентерія, черевний тиф, гастроентерит, лептоспіроз, туляремія

Віруси

Інфекційний гепатит

Паразити

Амебна дизентерія, дракункульоз, гельмінтоз, ехінококоз

Вмивання, прання у воді

Паразити

Шестосоміазиз, дерматит, стронгілоідоз

Приживання або знаходження біля води

Через комах-переносників

Малярія, жовтв лихоманка, сонна хвороба, філяроритоз

         Хімічний

Пиття та їжа

Нітрати

Метагемоглобінемія

Сполуки фтору

Ендемічний флюороз

Мишяк

Інтоксикація

Селен

Селеном, інтоксикація

Свинець

Інтоксикація

Полі циклічні ароматичні вуглеводні

Рак

Надто мяка вода

Артесклероз, гіпертонія

Хром

Уровська хвороба

Жорсткість  це властивість, зумовлена наявністю солей кальцію й магнію вигляді сульфатів, хлоридів  і бікарбонатів;

Залізо – підвищення вмісту заліза у воді господарсько-питного водопроводу впливає на  смак води, може викликати старіння білизни і появу ржавчини; вміст заліза у питній воді не повинен перевищувати 0,3 мг/л;

Сульфати та хлориди – викликають агресивність води по відношенню до бетону на силікатному цементі;

Фториди – підвищення їх вмісту викликає мінералізацію води, що перешкоджає її використанню у питних цілях; недостатніст фтору у питній воді менше 0,5 мг/л, а також його залишок – більше 1,5 мг/л – при довготривалому вживанню такої води викликає захворювання зубів – ендемічний флюороз;

Аміак, нітрати, нітрити – вміст їх є сигналом, що вода забруднення стічними водами;

Розчинений кисень – підсилює корозію металу котлів та водопровідних труб;

Сірководень – надає воді поганий запах; викликає корозію труб і їх заростання в результаті розвитку [4].

У багатьох випадках якість води може також погіршуватися під час її обробки на очисних станціях. По-перше, в якості когулянта там часто використовують алюміній. Однак накопичення алюмінію у питній воді викликає небезпеку, так як є данні, що алюміній здатний накопичуватися в організмі людини, особливо в головному та спинному мозку, і негативно впливати на нервову систему людини (хвороба Альцгеймера). Ще небезпечнішим є хлорування води. Тут проблема полягає в тому, що хлорування можна використовувати для добре очищеної води, яка на території України взагалі відсутня. Хлорування призводить до появи найбільш токсичних речовин, ніж ті, які знаходяться у воді. Надмірне хлорування води може викликати утворення у воді групи небезпечних речовин – діоксини [5].

Велике значення має хімічний склад води, оскільки він може впливати на перебіг захворювань, зокрема зумовлених надмірним або недостатнім надходженням в організм людини мікроелементів. Відомо, що разом з водою в організм надтодять такі мікроелементи, як фтор, йод, мідь, цинк, марганець, що відіграють велику роль в обміні речовин. Розподіл мікроелементів у природі нерівномірний, тому люди можуть недоотримувати або, навпаки, отримувати їх у надмірній кількості з їжею і водою. У людей можуть розвиватися захворювання, що звуться геохімічними ендеміями, причиною виникнення яких є збільшення вмісту деяких мікроелементів у воді. Як правило, вони охоплюють велику кількість людей і характерні для певної місцевості, де у мінеральному складі фунту і води відсутні або наявні у великій кількості ті чи інші мікроелементи.

Так, за відсутності достатньої кількості йоду у воді та їжі порушуються функції щитовидної залози і нормальний розвиток, виникає ендемічний зоб. Для запобігання цьому захворюванню у районах, ендемічних щодо зоба (наприклад, у західних областях України), люди повинні споживати сіль, у яку додано калію йодид (йодована сіль) [4].

Велике гігієнічне значення має наявність у воді такого мікроелемента, як фтор, що вимивається водою з ґрунту і гірських порід. Вміст фтору у воді, що дорівнює 0,7-1 мг/л, сприяє нормальному розвитку і мінералізації кісток і зубів. Надходження в організм підвищеної кількості фтору викликає захворювання, яке називається флюорозом і проявляється в ураженні емалі зубів у вигляді пігментних жовтих або коричневих плям. Якщо вміст фтору у воді перевищує 5 мг/л, уражається і кістково-суглобний апарат. Нехватка фтору у воді (менше ніж 0,7 мг/л) призводить до розвитку іншого захворювання зубів  карієсу. У зв'язку з тим, що більшість джерел водопостачання містить мало фтору, водопровідну воду у деяких містах почали збагачувати цим елементом, тобто фторувати. Фторування проводять натрію фторидом або кремнефторидом [6].

Однією з геохімічних ендемій є токсичний ціаноз (метгемо-глобінемія). Це захворювання уперше було описане у 1945 р. і воно розвивається у разі споживання води з підвищеною концентрацією солей азотної кислоти  нітратів. На нього частіше хворіють діти, коли молочні суміші готують на воді із вмістом нітратів, що перевищує 40 мг/л. Нітрати у травному каналі дітей за допомогою мікрофлори відновлюються у нітрити, які у крові сполучаються з оксигемоглобіном і утворюють метгемо-глобін, який неспроможний переносити кисень. Таким чином, знижується вміст кисню у крові. Усе це проявляється ціанозом слизової оболонки очей, губ і шкіри. Патологічні явища поширюються на кишки, серцево-судинну систему [4].

Епідеміологічне значення води полягає в тому, що через воду можуть передаватися такі інфекційні захворювання, як черевний тиф, холера, дизентерія, гепатит тощо. Збудники інфекційних захворювань можуть потрапляти у підземні води з вигрібної ями, яка неправильно зроблена, а в колодязну воду  у разі користування забрудненими відрами.

Багато збудників інфекційних захворювань, що потрапляють у воду, тривалий час можуть зберігати свою життєздатність за Г. Кондратьевим, 1972 (табл. 1.3) [5].

Таблиця 1.3  Терміни виживання мікроорганізмів у воді

Мікроорганізми

Виживання у воді (дні)

колодязній

річковій

Кишкова паличка

21

21-183

Бактерії черевного тифу

1,5-107

4-183

Бактерії дизентерії

12-92

Холерний вібріон

1-92

0,5-92

Лептоспіри

7-75

до 150

Бактерії туляремії

12-60

7-32

Бруцели

4-45

Крім патогенних мікроорганізмів у воді можуть міститися яйця гельмінтів. Через воду можуть передаватися і зоонозні інфекції. Так, з сечею хворих гризунів, свиней, корів у водоймище можуть потрапляти лептоспіри, що викликають лептоспіроз у людини. До організму людини лептоспіри потрапляють у разі пиття води, що забруднена лептоспірами, а також через слизову оболонку та ушкоджену шкіру [6].

Збудники туляремії, бруцельозу, сибірки, можуть потрапляти у водоймище не тільки з виділеннями хворих тварин, але і з їх трупами.

Отже, постачання достатньої кількості доброякісної води є важливішим оздоровчим заходом і одним з основних елементів благоустрою населених місць.

Небезпечним фактором водопостачання є поганий стан труб через які подається вода і які десятками років не мінялися. Хімічні та бактеріологічні речовини накопичуються у них роками, поки не досягнути «критичної маси», після чого попадають у крани квартир. У трубах також спостерігається таке явище як розмноження синьо-зелених водоростей, виділення яких досить небезпечне для людини (так звані ДВ-молекули, які проявляють стійкість до кипіння та хлору) [5].

1.1.2  Вплив на людину хімічного складу води

У природній воді є мінеральні солі. Вода вважається доброю, якщо мінералізація не перевищує 1000 мг/л. Води з великим вмістом солей належать до солоних і непридатні для пиття. Дуже мала мінералізація води погіршує її смак, а позбавлену солей (дистильовану) воду взагалі вважають шкідливою  вона порушує травлення і діяльність залоз внутрішньої секреції. Гранично допустимий вміст заліза у воді  до 0,3 мг/л, міді  1 мг/л, цинку  5 мг/л.

Іноді у питній воді зустрічається багато солей хлористоводневої та сірчаної кислот (хлориди і сульфати), які надають воді солоного та гірко-солоного смаку. Вживання такої води призводить до порушення діяльності травної системи. Воду, яка містить більше ніж 500 мг/л сульфатів і 350 мг/л хлоридів, вважають шкідливою для здоров’я [7].

Із вмістом у воді солей кальцію та магнію тісно пов’язана інша її властивість  жорсткість. Припустимий рівень загальної жорсткості дорівнює 7 мг. Екв – 1/л  1, при таких рівнях жорсткості вода не впливає на ліпідний обмін в умовах тривалого введення холестерину, і не може спричинювати розвиток атеросклеротичних змін артерій.

Зміни у концентрацій розчинених у воді солей призводять до виникнення багатьох ендемічних хвороб, наприклад, ендемічного зобу і флююрозу.

Флюороз  ендемічна хвороба людина, яка також пов’язана з геохімічними чинниками: вона викликає в разі тривалого надмірного надходження до організму фтору та його сполук [6].

1.2 Економія водних ресурсів

Раціональне водокористування і охорона водних ресурсів передбачають:

- оптимальний розподіл водних ресурсів як по території, так і між галузями народного господарства та максимальне забезпечення кожної з них водою; розробку та впровадження науково обгрунтованої системи управління водними ресурсами та водогосподарськими комплексами в басейнах великих і середніх рік, й особливо їх якістю, яка б врахувала глобальні і регіональні закономірності формування водних екосистем;

- упровадження науково обґрунтованої системи водокористування і водоспоживання, яка, з одного боку, максимально забезпечувала б усі галузі народного господарства водою, а з другого — не допускала таких змін у водних екосистемах, які б у майбутньому могли призвести до їх деградації і виснаження; розробку і впровадження методів регулювання стоку з поверхні водозабірних басейнів, штучного поповнення підземних вод і водного режиму грунтів;

- розробку і впровадження найдосконаліших методів захисту водних ресурсів країни від евтрофікації; створення водоохоронних комплексів у місцях надмірної концентрації забруднювачів водних об'єктів і впровадження автоматизованих систем управління водоохоронними комплексами;
розробку і впровадження комплексних систем водопостачання і каналізації та водоохоронних заходів у масштабах промислових регіонів та цілих річкових басейнів;
- розробку і впровадження безвідходних та безводних технологій, переведення промислових підприємств на оборотне водоспоживання, будівництво очисних споруд, застосування нових методів демінералізації шахтних вод;

- розробку і впровадження технічно досконалих меліоративних систем з дуже високим коефіцієнтом корисної дії, а також зрошувальних і поливних норм, які б забезпечували сільськогосподарські культури вологою і запобігали надмірній фільтрації води, заболоченню, підтопленню, затопленню, засоленню земель;

- розробку і впровадження еколого-економічної оцінки водних ресурсів, її використання при плануванні водоспоживання, водокористування та здійснення водоохоронних заходів;

- раціональне розміщення продуктивних сил з урахуванням водного фактора, науково обгрунтоване розміщення водомістких галузей народного господарства, уникнення надмірної концентрації промислових підприємств, що споживають велику кількість води, в маловодних і безводних районах.

Шляхи скорочення промислового водопостачання такі:

  1.  застосування оборотної і повторної схем водопостачання, що сприяє не тільки зменшенню водозабору свіжої води з водних об'єктів, а й істотно зменшує або навіть зовсім унеможливлює скид у водні об'єкти забруднених стічних вод;
  2.  впровадження у виробництво безводних технологій, які не потребують води або використовують її у значно менших кількостях. Наприклад, заміна водяного охолодження повітряним, або газовим, чи конденсованими парами натрію тощо;
  3.  розробки нових технологій (або суміщення їх) чи виробництв, у яких в котромусь тепло виділяється, а в інших –поглинається (наприклад, під час хімічних реакцій);
  4.  використання відпрацьованих вод виробництв після відповідної водопідготовки для технічного водопостачання окремих підприємств, що не потребують особливої якості води;
  5.  розроблення науково обґрунтованих норм водоспоживання і водовідведення на одиницю продукції;
  6.  впровадження контролю за дотриманням на підприємствах технологічної дисципліни, тобто недопущення невиробничих втрат води (пошкоджень трубопроводів, виходу із ладу запірної апаратури тощо);
  7.  обліку водоспоживання на підприємстві, застосування штрафів за перевитрату води та налагодження системи плати за водоспоживання.
  8.  використання додаткових водних джерел замість джерел питної води.

Одним із резервів зменшення витрат води на підприємствах є використання поверхневого стоку в технічному водопостачанні. Основним забрудником стоку є завислі речовини та органічні сполуки, в тому числі нафтопродукти.

Для очищення поверхневого стоку застосовують спосіб відстоювання. Ефективність очищення різних відстійників може досягати до 95 % за вмістом завислих речовин і до 90 % – за вмістом нафтопродуктів. Для доочищення цих стоків застосовують спосіб фільтрування на каркасно-засипних фільтрах.

Поверхневі стоки рекомендують відводити так, щоб зменшити вміст забруднень, особливо токсичних, зі специфічними властивостями. Особливостями використання води у промисловості є відносно невеликі безповоротні її втрати та значна кількість стічних забруднених вод, скидання яких забруднює ще більші об'єми води у річках і водоймах. Тому при створенні повністю поворотної системи водопостачання було б достатньо лише невеликого забору свіжої води для поповнення безповоротного водоспоживання.

Однак впровадження поворотних систем не вирішує проблему кардинально, оскільки забір свіжої води збільшуватиметься із ростом випуску продукції і може сягнути значних розмірів. Отже, необхідна розробка безвідходних і безводних технологій. Такі приклади є: зокрема,впровадження повітряного та випаровувального охолодження. У ряді випадків перехід із водяного до повітряного охолодження скорочує на 70-90 % споживання води підприємствами нафтохімічної, хімічної, газової, харчової, металургійної та інших галузей промисловості.

У хімічній промисловості істотне зменшення водоспоживання досягається за рахунок впровадження енерготехнологічних комплексів із використанням тепла реакцій та апаратів повітряного охолодження. Зменшення водоспоживання може бути досягнуте шляхом впровадження сухих методів очищення технологічних газів від пилу, оксидів сірки, азоту, застосування нових схем охолодження в металургійній промисловості [7].

1.3 Різновиди колодязів та їх будова

Колодязь  гідротехнічна споруда для добування грунтових вод, зазвичай представвляє собою вертикальне заглиблення з укріпленими стінками і механізм підйому води на поверхню (відро на мотузці або насос).

Вкрай важливим є вибір місця для влаштування колодязя  рівень та обсяги грунтових вод, як правило, дуже неоднорідні.

Вода, що набрана з колодязя, екологічно чиста, придатна для пиття і має свій неповторний смак. Сам колодязь завжди легко очистити від мулу, змінити насос, завдяки широкому діаметру шахти. Ну і, звичайно ж, колодязь створить романтику та затишок на Вашій ділянці, що так необхідно в сучасному світі [8].

У більшості сіл та містечок без водопроводу криниці є основним джерелом питної води. Криниці переважно поширені на рівнинній частині України через відсутність наземних природних джерел води.

До початку XX століття колодязь робили у вигляді дерев'яного зрубу, частіше дубового. Зазвичай над зрубом встановлювався воріт або журавель для підняття води. Отвір колодязя закривалося кришкою.

Біля колодязів та джерел до початку XX століття робили жертвопринесення, вимовляли клятви, укладали шлюбні союзи [9].

У колодязі джерельна вода не піддається хімічному очищенню, там немає хлору і штучних домішок, які присутні у водопровідній воді.

Що знаходиться в колодязі криниця буває чистіше водопровідної води, в ньому буває менше бактерій і вірусів, які становляться причиною захворювання, але він буває і небезпечним, так як на стан води в колодязі впливає несприятлива екологічна обстановка. Колодязі в яких б'ють джерела, часто харчуються водою верхніх водоймищ. Хімічний склад водойм залежить від дощів, які проходять через брудне повітря, землю і склад колодязної джерельної води змінюється постійно [8].

Грунтові води відрізняються за своїм хімічним складом від верховодки великим вмістом карбонатів, сульфатів і хлоридів кальцію, магнію, натрію, газів і органічних речовин.

Жорсткість  недолік грунтових вод з підвищеним ступенем мінералізації, який перешкоджає використанні її в побутових цілях.

Жорсткими називаються ті грунтові води, які містять велику кількість солей магнію і кальцію. Через жорсткості води утворюється накип у чайниках, швидко зношуються пральні машинки і сантехніка, погано стирається білизна, виникають складнощі при варінні продуктів харчування, вона може бути гіркою або солоною. Якщо природна вода має контакт з крейдяними породами, то вона буде жорсткою, а якщо з гранітними, то м'якою [9].

Колодязь будується із залізобетонних кілець, що забезпечує його міцність та довготривалу експлуатацію. Колодязні кільця, виготовлені в заводських умовах, мають високу якість, проходять постійний контроль міцності. Нижні кільця колодязя додатково герметизуються і зміцнюються, для запобігання їх зміщення і проникнення мулу в колодязь.

На дно колодязя встановлюється донний фільтр, який попереджує замулювання колодязя.

Будівництво можна розпочинати в будь-який момент, але найбільш сприятливий час для копання  це осінь та зима. В цей час сезонний рівень грунтових вод стабільний і не піднімається вище, на відміну від весняного часу, коли починає танути сніг. Рекомендований рівень води в колодязі  не менше двох метрів (два-три підводних кільця), щоб і в літню посушливу пору у Вас завжди була вода [8].

Будівництво колодязя включає наступні етапи:

1. Геологорозвідувальні роботи для визначення складу грунтів на ділянці, рівня поверхневих грунтових вод, глибини залягання водоносного горизонту, придатність води для пиття. Для місцевості, в якій відома глибина водоносного горизонта, ці роботи, як правило, не проводяться.

2. Проходження шахти і монтаж колони колодязя (відкритий та закритий спосіб).
 3. Супутні роботи: встановлення скоб, закладення швів, відмостка та інше.

4. Влаштування водяного фільтра в колодязі на рівні дна останнього кільця.

5.Встановлення будиночка на колодязь, зовнішнє облаштування.

6. Підведення води до будинку  встановлення нососного обладнання [10].

Колодязі влаштовують зазвичай на найбільш високому місці ділянки. Існують колодязі шахтні (рис. 1.1), трубчасті та бурові свердловини. Вода в них може бути артезіанська, грунтова, надмерзлотних, межмерзлотних; вона залягає на різній глибині: верховодка на глибині до 4 м, грунтова  до 10м, грунтова  до 40 м і артезіанська  більше 40 м. Грунтові залягають зазвичай на глибині 10-20 м у товщі гра-війно-піщаних порід. Питна вода повинна бути чистою і прозорою, не мати запаху і стороннього смаку.

Рисунок 1.1  Пристрій шахтного колодязя: 1  воріт; 2  спайка;

  1.   водовідвідна труба; 4  зруб; 5  шар гравію; 6  глиняний замок;

7  дощата обшивка оголовка

Пристрій колодязів починають з відшукання води під землею, заготовки матеріалу та інструменту. Рити колодязь слід там, де підземні води залягають неглибоко. У цих місцях, як правило, рослинність соковитіше і яскравіше, зустрічаються болотні і вологолюбні рослини  незабудка  хвощ, кінський щавель, рояться комарі і мошкара. Колодязь має найбільший розмір  0,8-1,2 м, що дозволяє при будівництві використовувати звичайну лопату [5].

Шахтні колодязі бувають трьох видів: недосконалий, або неповний; досконалий, або повний; вчинений з підствольника (зумпфом) (рис. 1.2). У них розрізняють наступні елементи: оголовок, стовбур  ділянка від низу оголовка до рівня води  і водоприймальну частину.

У недосконалому колодязі кріплення шахти не досягає підстилаючого шару, лежачого нижче водоносного, приплив води можливий через дно і бічні стінки. У досконалому колодязі кріплення досягає водотривкого пласта і спирається на нього, приплив води  в основному через бічні стінки.

Зумпф у скоєному колодязі - додатковий резервуар, що виконується в підстильної водотривкої породі для збільшення запасу води. При висоті водоносного пласта до 2-3 м влаштовують зумпфи, при більшій висоті  намети. Для індивідуального водозабору більш доцільний недосконалий колодязь з припливом води через донний гравійний фільтр, бічні фільтри не дають значного збільшення дебіту і складні у виготовленні. Поперечні розміри шахти бажано виконувати мінімальними з метою економії матеріалів і трудовитрат [8].

Рисунок 1.2 – Шахтні колодязі трьох видів: а) недосконалий, або неповний;

б) досконалий, або повний; в) вчинений з підствольника (зумпфом)

Водоприймальну частина недосконалого колодязя зазвичай роблять з донним фільтром з трьох шарів щебеню або гравію з зернами різної крупності: товщина нижнього шару, що знаходиться в контакті з водоносної породою,  10 см, двох інших  по 15 см. Якщо водоносний пласт сильно розріджений (пливун), а приплив води рясний, влаштовують дощате дно із щілинами,  на дошки насипають фільтр з щебеню або гравію.

Зазвичай колодязь заглиблюють в водоносну породу на 1-2 м. Дно покривають шаром гравію завтовшки 200-300 мм. Оголовок колодязя височіє на 0,6-0,8 м над рівнем землі. Навколо необхідно зробити глиняний замок шириною 0,5 м і глибиною 1-1,5 м і бетонне вимощення для запобігання від стікання брудної води .

Шахтні колодязі будують з дерева, каменю, бетону, цегли (добірного), керамічних сегментів.

Територію навколо колодязів осушують за допомогою дренажу. Навколо зрубу вибирають грунт на ширину 0,7-1 м і глибину 2-2,5 м.

Траншею заповнюють м'ятою жирної глиною і щільно трамбують її, зверху покривають каменем і бетоном, влаштовуючи гідроізоляційний замок[8].

Бетонні колодязі міцні й довговічні, порівняно нескладні у виготовленні. Монтують їх з кілець будь-якого розміру і маси. Якщо дозволяє грунт, можна влаштувати монолітний водойму. Для цього виготовляють одне кільце, поміщають його в водоносний грунт, потім в опалубку опускають бетонну масу  виходить монолітний циліндр.

Бетонні кільця для колодязя можуть бути без замка (прості) і з замком. Щоб перші при монтажі не зрушили, їх скріплюють між собою у 4-6 місцях сталевими скобами. Залежно від глибини колодязя змінюється висота утворюють модулів: від 400 до 1000 мм при діаметрі 800-1000 мм. Товщина стінок може коливатися від 90 до 120 мм. При використанні металевої арматури кільця роблять тонше  від 50 до 90 мм. Маса кожного такого модуля велика, наприклад, залізобетонне кільце діаметром 1000 мм і такої ж висоти товщиною 50 мм важить 380 кг. Для зручності монтажу переважніше елементи меншої маси  висотою від 300 до 500 мм.

Кільця стінові (КС) серії «EUROSTANDART» відрізняються від традиційних вітчизняних тим, що в конструкції перших передбачені спеціальні посадочні місця («замок»), які мають велике значення не тільки для герметизації колодязя, а й виконують функцію центрації та запобігають можливому зміщенню кілець. На сьогодні-ній день компанія KASI виготовляє кільця стінові (КС) серії «EUROSTANDART» з висотою H – 250 мм, 500 мм, 1000 мм та з внутрішнім діаметром D wew – 1000 мм (рис. 1.3).

Залізобетонні кільця армують сталевою арматурної дротом. Для вертикальних стрижнів (4-6 на один модуль) застосовують дріт діаметром 8-12 мм, для горизонтальних переплетень  6-8 мм. Армуючі кільця розташовують на відстані один від одного 50-80 мм. У кожному перетині каркас скріплюється м'якою (відпалений) дротом товщиною не більше 2 мм. Два діаметрально протилежних вертикальних стрижня арматури повинні утворити вушка, за які модуль піднімають при установці. Нижні кінці їх згинають буквою Г. Після установки кілець на місце вушка спилюють [6].

Для установки кілець риють на можливо доступну глибину шахту, більш широку, ніж зовнішній діаметр кільця. Стінки її зміцнюють, дно вирівнюють. Опустивши перше кільце строго вертикально, зовні його насипають грунт і ущільнюють його. На перше кільце ставлять другий і так далі, поглиблюючи шахту всередині кілець.

На (рис. 1.4) – монтажна схема та фото готової конструкції оглядового колодязя, змонтованого з елементів колодязя за європейським стандартом. Конструкція оглядового колодязя включає в себе: камеру колодязя (днище), одне або декілька стінових кілець (КС), конус колодязя, кільце опірне (КО) та люк [9].

Рисунок 1.3  Кільця стінові (КС) серії «EUROSTANDART»

Рисунок 1.4 – Конструкції оглядового колодязя, змонтованого з елементів колодязя за європейським стандартом

Трубчасті колодязі складаються з свердловини, яку виконують шляхом обертального або ударного буріння, що залежить від грунту (рис. 1.5). Найкраще їх заглиблювати на глибину не менше 10 м. Вони вимагають набагато менших витрат часу, матеріалу і праці, в 4-5 разів дешевше шахтних. Воду з них подають насосами. Для обладнання трубчастих колодязів необхідні копер (тринога або вишка), інструменти, труби, фільтри і т.д [8].

Рисунок 1.5  Водозабірний трубчастий колодязь

Копер складається з трьох колод діаметром 13-18 см завдовжки 8-9 м. Для свердловин великого діаметра копер можна виготовити з 4-х ніг, кінці їх заглиблюють в землю. Висота копра залежить від довжини обсадних труб і глибини буріння.

Бурові ложки використовують для буріння свердловини переважно в стійких легких породах: чистих вологих пісках, глинистих пісках з дрібним гравієм, суглинках і піщанистих глинах. Змійовик (спіральний бур) застосовують для буріння свердловин в глинах і суглинках з вмістом гравію. Долота застосовують для ударного буріння в твердих породах, вони бувають зубильні, пірамідальні, плоскі, хрестові та ін.

Для буріння невеликих по діаметру свердловин глибиною до 30 м можна застосовувати звичайні газові або водопровідні труби, які скріплюють в колони сталевими муфтами. Можна застосовувати сталеві прутки квадратного або круглого перетину, а також стовбури молодих дерев (дуб, ясен, ялина, модрина) для ударного буріння з попередніми зміцненням решт сталлю.

Обсадні труби для середнього та глибокого буріння виготовляють із сталі. Вони служать для запобігання обвалів стінок свердловини при проході в нестійких породах, а також для ізоляції водоносних горизонтів з непридатною для вживання водою. Їх зєднують сталевими муфтами [10].

Зубчастий башмак застосовують для обертального буріння твердих порід.

Спочатку риють шурф, опускають інструмент, бурять, виймають або витягають колону з інструментом за допомогою лебідки або ворота. Чергову штангу нарощують тоді, коли кінець попередньої знаходиться вище рівня землі не більше ніж на 1 м. Через кожні 500-700 мм поглиблення інструменту в породу його витягують для очищення. Бурять свердловину до кінця і, якщо потрібно, ставлять обсадні труби. Коли бурят дрібну свердловину без триноги, зручніше застосовувати короткі штанги довжиною 1-2 м. Штангу з інструментом або обсадних труб направляють в свердловину строго вертикально. Зазвичай двоє обертають бур, а третій перевіряє його вер-тикальність.

У водозабірної трубчастому колодязі 15 розміщена водопідйомна труба 1, що має на нижньому вході нагнітальний клапан 2, а також кільцеве циліндричне тіло 3 діаметром по обсадної трубі 4 і елементами гідравлічного ущільнення по зовнішньому діаметру цього тіла 3 у вигляді кільцевих канавок 5. У цьому тілі 3 встановлений всмоктуючий клапан 10. На верхньому торці обсадної труби 4 надіта кришка 6, на якій розміщений воріт 7, що має на обох торцях ручки 8 для обертання його. Водопідіймальна труба 1 підвішена на тросі 9 від ворота 7. Для центрування водопідйомною труби 1 в колодязі і зменшення зусилля для її підйому змонтовані два шківа 13 на діаметрально протилежних стінках труби 1, через які перекинуті троси 9 від гака 14 в кришці 6.
Водозабірний трубчастий колодязь експлуатується таким чином. Опускається водопідйомна труба в колодязь до зіткнення з вільною поверхнею води.

При спуску водопідйомною труби 1 кришка 6 сблокирована з важелем 11 на водопідйомною трубі 1. У такому положенні водопідйомна труба може перебувати тривалий час, так як іноді навантаження на поверхню води від ваги водопідйомною труби 1 без баласту може не вистачати для відкривання підпружиненого клапана 2. За рахунок додатку додаткового навантаження до труби 1 мускульними зусиллями або вагою оператора, наприклад, прикладених до поперечного важеля 11 на трубі 1, тиск на поверхню води різко зростає, відкривається клапан 2 і певна порція води в кількості декількох десятків літрів виштовхується по трубі 1 на денну поверхню в збірну ємність 12. Після зняття навантаження з важеля 11 подача води припиняється і підйомна труба 1 може бути піднята у вихідне положення за рахунок пластового тиску води або за рахунок ворота 7, якщо пластовий тиск невелика. При підйомі труби 1 коміром 7 під поршнем 3 може утворитися вакуум. При появі вакууму відкривається клапан 10 і під поршень 3 перетікає вода, що знаходилася вище поршня 3, і надалі атмосферне повітря. При повторному поршневаніі повітря через клапан 2 може потрапляти в канал труби 1 і полегшує підйом знаходилася в ньому води. Таким чином можна повторювати операції до підйому потрібної кількості води.

Буріння виконують невеликими поштовхами, обертаючи трубу або бур по ходу годинникової стрілки. Якщо від поштовхів обсадна труба не опускається, її спочатку обертають проти годинникової стрілки, потім по ходу. У міру заповнення свердловини породою осаду труби припиняється. Свердловину треба очищати від породи желонкою.

Зазвичай перший обсадних трубу її не загортають, а забивають. Потім операції чергують: бурят, витягують інструмент, очищають його від породи, вставляють в трубу, бурят, витягують, очищають від породи і т.д.

При бурінні сухих порід ложками або змійовиками перед спуском інструменту в свердловину вливають по 1 л води на кожен прийом. Вода змащує і полегшує обертання інструменту в свердловині. При ударному бурінні після кожного удару інструмент треба повертати на 1/8-1/10 його окружності. Долото над забоєм піднімають залежно від породи на 300-500 мм. Маса інструменту повинна бути 1-2 кг на 1 мм леза плоского долота [9].

Глинисті, тверді і в'язкі породи бурят долотом і желонкою, однією желонкою без клапана або бурової ложкою і змійовиком. Породу за один прийом рихлять на глибину 500-700 мм, потім інструмент піднімають, опускають желонку і видаляють породу. Буріння можна вести без обсадних труб. У разі осипання породи ставлять обсадні труби. У суху глину додають два-три відра води після кожного вилучення інструменту [10].

Фільтри застосовують для фільтрування води, що надходить до насоса. Вони бувають різних конструкцій і довжини. Виготовляють їх з міді або нержавіючих матеріалів, вони можуть бути також з гравію. Дірчастий фільтр без сітки - сталева перфорована труба з круглими отворами діаметром 10-20 мм, просвердленими в шаховому порядку. Загальна площа фільтра повинна становити 20-25 % від поверхні труби. Встановлюють їх у нестійких скельних або великоблокових пухких породах. Діаметр труби  76, 102, 152 мм, діаметр отворів відповідно 12, 16, 18 мм, відстань між ними  30, 35, 40 мм.

Щелевой фільтр  сталева труба, на якій прорізають в шаховому порядку прямокутні отвори (щілини) шириною 1,5-3 мм, довжиною 26-100 мм. Фільтр з дротяною обмоткою  перфорована труба з приварений по довжині опорної дротом діаметром 3-4 мм, на яку навивають сталевий дріт товщиною від 1,5 до 2 мм так, щоб між витками не було просвітів. Всі кріплять зварюванням. Між трубою і обмоткою залишається простір, рівний товщині опорної дроту.

Сітчастий фільтр  перфорована труба з опорною латунним дротом діаметром 2,5-3 мм, поверх якої закріплюють сітку. Дріт навивають на трубку по спіралі через 15-30 мм виток від витка. Сітка з червоної міді буває з отворами від 0,10 до 0,50 мм, ходовий розмір  0,25 мм.

Гравійні фільтри розрізняють двох типів. Перший  засипають гравій у свердловину, другий  опускають дірчасту трубу або сітчастий фільтр, які в міру підйому обсадних труб обсипають гравієм розміром в 10-12 разів більші діаметра водоносного піску. Діаметр фільтрів беруть таким, щоб вони могли вільно опускатися в обсадних труб або свердловину без обсадної труби.

Фільтр повинен опускатися вільно, без обертання. Простір між фільтром і черевиком обсадної колони рекомендується заповнювати однорідним чистим великим піском або дрібним гравієм, який додатково фільтрує воду. По ходу засипки обсадні труби піднімають на висоту фільтра. З часом фільтр може засмітитися, його доводиться промивати, витягуючи з свердловини або обсадних труб [8].

Чистка колодязя необхідна не тільки коли стало відомо про попадання в нього сміття. Набагато ефективніше робити це в профілактичних цілях. Зміст колодязя в чистоті  кращий спосіб підтримувати якість води, її смакові якості і безпека на стабільно високому рівні.

Грунтовна чистка колодязя повинна проводитися хоча б раз в 4-5 років. Вона включає в себе чистку дна, герметизацію швів між кільцями, очистку стінок колодязя від бруду та інших відкладень і інші заходи, які залежать від «занедбаності» конкретного колодязя. Такі роботи повинен виконувати майстер своєї справи, особливо якщо колодязь дійсно глибокий і вимагає грунтовного чищення. Ризик – справа, звичайно, благородна, але не в цьому випадку [9].

1.4 Захворювання, що спричиняє хлор

Хлор широко використовується для обеззаражування води від бактерій, вірусів та інших мікроорганізмів. Його використання привело до того, що такі хвороби як холера і тиф, які легко розповсюджуються через заражену воду, сьогодні практично не зустрічаються у розвитих державах.

Хлор  це один із хімічних елементів, газоподібна речовина, якого є сильним агентом окислення, а також сильнодіючою отруйною речовиною. Є декілька проблем, які стосуються наявності хлору у питній воді [11].

По-перше, це проблема якості води. Якщо в ній надмірна кількість хлору, то він придає їй неприємний запах і смак.

По-друге, це захворювання, які може викликати хлор. Доведено, що люди, які п’ють хлоровану воду мають ризик виникнення раку сечового міхура більше на 21 % і ризик виникнення раку прямої кишки на 38% більше, ніж ті, які п’ють воду з невеликим вмістом хлору.

У третіх, дія хлорзаміщених метану. Ці сполуки виникають у питній воді під дією хлору, коли в ній є нешкідливі домішки, у тому числі і легкі органічні сполуки.

Дія хлорзаміщених метану також приводить до виникнення онкологічних захворювань [19].

Рівень остаточного хлору у питній воді після обеззаражування регла-ментується (вільний 0,3-0,5 мг/л, пов’язаний 0,8-1,2 мг/л). Значна кількість хлору у питній воді може бути виявлена органолептично (за допомогою наших органів почуттів). Однак у невеликих кількостях визначити наявність хлору дуже важко.

Найбільш ефективний спосіб пониження кількості хлору у питній воді  це використання фільтрів з активованим вугіллям, який значно понижує його концентрацію, або фільтрів, які мають комплексний набір різних фільтруючих матеріалів, у тому числі і активоване вугілля, що підвищує показники фільтру [12].

1.4.1 Проблема хлорування води

Широкому розповсюдженню хлору у технологіях водопідготовки сприяла його ефективність при знезараженні природних вод і здатність консервувати вже очищену воду тривалий час. Попереднє хлорування води дозволяє знизити кольоровість води, усунути її запах і присмак, зменшити витрату коагулянтів, а також підтримувати задовільний санітарний стан очисних споруд станцій водо підготовки [11].

У цього методу, поряд з незаперечними перевагами – наприклад, такими як знищення збудників тифу, дизентерії, холери та чуми,  є і серйозні недоліки. При взаємодії хлору з містяться в оброблюваній воді органічними речовинами існує ризик утворення цілої гами канцерогенних і токсичних сполук і навіть за певних умов найнебезпечніших отрут  діоксинів. Крім того, розчинений у воді хлор, потрапляючи в шлунок, знищує поряд з патогенної і здорову мікрофлору, що призводить до дисбактеріозу [12].

Найбільш важливою проблемою даного методу є висока активність хлору, він вступає в хімічні реакції з усіма органічними і неорганічними речовинами знаходяться у воді. У воді з поверхневих джерел (які в основному є джерелами водозабору) знаходиться величезна кількість складних органічних речовин природного походження, а також у більшості великих промислових міст у воду потрапляють з промисловими стоками барвники, ПАР, нафтопродукти, феноли та ін. 

При хлоруванні води, що містить зазначені речовини, утворюються хлорвміщуючі токсини, мутагенні і канцерогенні речовини і отрути, в тому числі діоксиди:

  1.  хлороформ, володіє канцерогенною активністю;
  2.  діхлорбромметан, хлорідбромметан, трібромметан, володіють мутагенними властивостями;
  3.  2,4,6-трихлорфенол, 2-хлорфенол, діхлорацетонітріл, хлоргіередін, поліхлоровані біфеніли, є іммунотоксічнимі і канцерогенними речовинами;

Тригалогенметани  канцерогенні сполуки хлору.

Ці речовини надають уповільнене убивчу дію на організм людини. Очищення питної води від хлору не вирішує проблеми, оскільки багато хто з небезпечних сполук, що утворюються у воді в процесі її хлорування, потрапляють в організм людини через шкіру, під час миття, прийому ванн або відвідування басейну.

Побічний ефект від шкідливого впливу хлору може бути викликаний двома способами: коли хлор проникає в організм через дихальні шляхи, і коли хлор проникає через шкіру. До цих захворювань відносять: рак сечового міхура, рак шлунка, рак печінки, рак прямої та ободової кишки [11].

1.4.2 Дезінфекція артезіанських свердловин 


1. Профілактичну  промивку  і   дезінфекцію   артезіанських свердловин,  що  використовуються з метою централізованого питного водопостачання,  необхідно   виконувати   при   прийманні   їх   в експлуатацію   після   закінчення   будівництва   та   в   процесі експлуатації  -  не  рідше  1  разу  на  рік  (резервуарів   малої потужності  і  водонапірних  башт  -  2  рази на рік) за графіком, погодженим  з  органами   державного   санітарно-епідеміологічного
нагляду.

2. Дезінфекцію  артезіанських  свердловин  виконують  у три етапи.

Перший етап - свердловину експлуатують протягом  24  годин  з відкачуванням  води  з  інтенсивністю,  що  перевищує  звичайну на 15-20 %.  Після цього  виймають  колону  робочих  труб  з  насосним агрегатом,  чистять  їх  та  ретельно  миють водою.  Потім методом наповнення  виконують  дезінфекцію  робочим  РГН  з  концентрацією 100-150 мг/куб.дм активного хлору, кінці труб повинні бути закриті на час експозиції 3-6 годин.

Другий етап  -  гумовою  кулею  свердловину розділяють на дві частини:  надводну і підводну.  Надводну частину заповнюють на 3-6 годин  РГН з вмістом 50-100 мг/куб.дм активного хлору,  після чого гумову  кулю  виймають  (після  випуску  з  неї  повітря)  і   РГН зливається у воду свердловини.  На дно свердловини опускають шланг і подають РГН з концентрацією  активного  хлору  100  мг/куб.дм  з таким   розрахунком,  щоб  концентрація  активного  хлору  у  воді свердловини становила не менше  50  мг/куб.дм,  і  витримують  3-6 годин.   Розрахунковий   об'єм   РГН   приймається  більше  об'єму свердловини в 2-4 рази.

Третій етап   -   після   закінчення   періоду    дезінфекції встановлюють  продезинфіковані робочі труби з насосним агрегатом і здійснюють відкачування води у звичайному режимі  експлуатації  до зникнення  у  воді  запаху  хлору,  після чого відбирають воду для проведення санітарно-бактеріологічних аналізів  згідно  з  чинними нормативними документами.

Дезінфекція артезіанських  свердловин  може проводитися і без виймання колони робочих труб з насосним агрегатом.  У цьому разі в свердловину  подають  воду  з  концентрацією  активного  хлору 100 мг/куб.дм  з  таким  розрахунком,  щоб  його  концентрація   після змішування з водою свердловини становила не менше 50 мг/куб.дм,  і витримують  3-6  годин.  Після  закінчення   періоду   дезінфекції здійснюють  відкачування  води у звичайному режимі експлуатації до зникнення у воді запаху хлору,  після  чого  відбирають  воду  для проведення  санітарно-бактеріологічних  аналізів  згідно з чинними державними стандартами [13].

1.4.3 Технологія знезараження води 

Технологія очистки води (рис. 1.6).

Рідкий хлор на насосну станцію 2-го підйому в контейнерах ємністю 800 л надходить із складу 1-го підйому в помешкання видаткового складу, сполученого з хлоратором. Помешкання видаткового складу і хлораторной відповідає вимогам для складів збереження СДЯВ.

Рисунок  1.6  Конструкція установки для знезараження води

Наповнені контейнера з рідким хлором і порожні розміщаються роздільно. Хлор подається по хлоропроводу у повітряно-віддільну камеру. Цей процес називається первинним хлоруванням.

Повторне хлорування подається в трубопровід фільтрованої води перед входом у резервуар - це контактні освітлювачі. Хлор подається по хлоропроводу в змішувачі на фільтри - це первинне хлорування. Повторне хлорування подається в трубопровід фільтрованої води після фільтрації перед входом у резервуар чистої води. Залишковий хлор за Держстандартом повинний підтримуватися у воді 0,5 мг/л.

Хлорована вода з дозою хлору 3-4 мг/л за допомогою насосів 1-го підйому подається по двум водоводам діаметром 600мм у змішувачі вихрового типу.

Вертикальний змішувач являє собою циліндр із конусним днищем. Оброблювана вода підводиться до днища змішувача і піднімається угору з поступово спадною швидкістю.

Реагенти (хлор, коагулянт, флокулянт) вводяться в трубопровід перед змішувачем.

Перемішування води з реагентами здійснюється завдяки зміні швидкості прямування води при переході її в конічній частині змішувача від вузького перетину до широкого.

Після змішувачів вода надходить у камеру пластівціутворення вихрового типу.

Призначення камер пластівціутворення - забезпечити утворення пластівців коагулянта. Процес пластівціутворення, що починається після змішування води з реагентами, протікає відносно повільно і для отримання достатньо значних пластівців потрібно від 10 до 30 млн. Процесу хлопьеобразования сприяє плавне перемішування води. Швидкість прямування води при перемішуванні повинна бути достатньої для запобігання випадання пластівців коагулянта в межах камери, але не настільки великий, щоб викликати разбивание пластівців, що утворилися.

Оброблювана вода подається у нижню частину камери (рис.1.6)

З кишені вода надходить через торцеву дірчасту стінку у відстійнику, у кількості 8 шт.

Робота 8-го відстійника пов'язана з блоком повторного використання води. Під час промивання фільтрів і контактних освітлювачів вода з БПИВ подається на відстійник №8.

Після відстійників вода надходить на кінцеве очищення від суспензії на швидкі безнапорні фільтри у кількості - 16 шт. корисною площею 25 м2.

Фільтр являє собою резервуар, у нижній частині якого розташований дренаж великого опору, що складається із системи дірчастих труб діаметром 150 мм і призначені для відводу фільтрованої води.

Підтримуючий прошарок має конструктивне значення, перешкоджає виносу зерен матеріалу , що фільтрує.

Фільтруючий матеріал повинен забезпечувати необхідну пористість, мати достатню механічну міцність проти стирання в процесі промивання і достатньою хімічною усталеністю проти дії води , що розчиняється..

Освітлююча вода подається на фільтр по жолобах, розташованим над фільтруючою загрузкою, проходить через прошарок піску і гравію і відводиться за допомогою дренажних пристроїв.

У процесі фільтрування фільтр постійно заповнений водою до рівня, розташованого не менше, ніж на 2 м вище поверхні матеріалу, що фільтрує.

При промиванні фільтр виключається з роботи, промивна вода подається під напором через дренаж на устрій, а з нього через розподільну систему проходить прошарок гравію і піску.

Перші порції профільтрованої води, так званий «перший фільтрат» після кожного промивання скидають [13].


2
АНАЛІЗ СПОСОБІВ ОЧИСТКИ ПИТНИХ ВОД

  1.  Споживачі води. Водокористування та водоспоживання

Вода входить до складу всіх організмів біосфери, в тому числі і до складу тіла людини. Від забезпеченості водою залежить життєдіяльність усіх живих організмів. Вода регулює клімат планети, забезпечує господарську та промислову діяльність людей [14].

Основними споживачами води є сільське й комунальне господарство та промисловість. У промисловості воду використовують як сировину, реагент та розчинник для проведення різних технологічних процесів, а також для промивання сировини й продуктів тощо.

Усі галузі господарства за відношенням до водних ресурсів поділяють на користувачів та споживачів.

Користувачі використовують воду як середовище або джерело енергії і не забирають її з джерел (водний транспорт, рибальство, туризм, спорт, гідроелектростанції тощо).

Споживачі забирають воду з джерел і використовують її за призначенням (пиття, приготування їжі, вирощування сільськогосподарської продукції, здійснення технологічних процесів на виробництві, обігрівання приміщень тощо).

Споживання води населенням характеризують питомим водоспоживанням, під яким розуміють добовий об’єм води в літрах, необхідний для задоволення всіх потреб одного мешканця міста чи села. Питоме водоспоживання в містах більше ніж у селах, і значною мірою залежить від ступеню благоустрою (наявності водопроводу, каналізації, центрального водяного опалення тощо) [15].

  1.  Контроль і управління якістю води

Якість водице сукупність фізичних, хімічних, біологічних та бактеріологічних показників, які задовольняють вимоги споживачів. Вимоги до якості води нормуються державними галузевими стандартами або технічними умовами.

Водокористування - це використання водних об’єктів для задоволення потреб населення та об’єктів господарської діяльності [16].

Згідно з Державним стандартом 17.11.03. водокористування класифікується за такими ознаками:

  1. за цілями водокористування – господарсько-питне, комунально-побутове, промислове, сільськогосподарське, для потреб енергетики, для рибного господарства, для водного транспорту та лісоповалу, для лікування та курортних потреб тощо;
  2. за об’єктами водокористування – поверхневі, підземні, внутрішні та тери-торіальні морські води;
  3. за способом використання – з вилученням води та її поверненням, з вилученням води без повернення, без вилучення води;
  4. за технічними умовами водокористування – із застосуванням технічних споруд, без застосування споруд [17].

Найбільші сподівання на реформу водного господарства для покращення якості питної води покладають експерти з числа науковців та громадськості, тоді як менше всього подібні погляди розподіляють опитані від уповноважених державних органів.

Крім того, більше половини опитаних представників екоНУО вважають, що найбільш ефективним способом покращення питної води є використання побутового водоочисного пристрою. Це абсолютно найвищий результат серед різних груп експертів (Додаток В) [16].

  1.  Джерела забруднення води. Нормативні вимоги до якості води

У залежності від цілей водокористування джерела водопостачання поділяються на дві категорії.

До 1 категорії відносяться водні об’єкти, що використовуються як джерела централізованого господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств харчової промисловості (Додаток Г).

До 2 категорії відносяться водні об’єкти для культурно-побутових цілей і ті, що знаходяться в межах населених пунктів [18].

Якість води залежить від грунтів та порід, розміщених нижче. Грунти тор-ф’янотундрової зони збагачують воду органічними речовинами рослинного походження. Це стосується також болотних вод. Чорноземи, каштанові та солончакові грунти сприяють появі у воді переважно мінеральних речовин. Зі збільшенням глибини залягання вод, зменшується число мікроорганізмів і на глибині 6 метрів і нижче воно дорівнює нулю. Шар грунту завтовшки 3,5-4 метра на полях фельтрації затримує до 90 % мікроорганізмів.

Але воду особливо сильно забруднюють природні поверхневі води промислові стічні води хімічних, нафтопереробних, металургійних, шкіряних заводів, текстильно і целюлозно-паперових фабрик, м’ясокомбінатів та інших підприємств. Підприємства целюлозно-паперової промисловості скидають у водойми значні кількості целюлозного волокна та розчинних органічних сполук. Питна вода має містити не більш як 1 г/л солей. Вона неповинна містити галогенсульфіт і метан, що надають їй неприємного запаху і смаку. Вміст солей кальцію і магнію зумовлює твердість води. Загальна твердість води має становити 7-10 мг помножений на екв/л [19].

Важливим показником є прозорість води, яка зумовлює інтенсивність фотосинтезу, глибину проникнення світла в товщу води. Прозорість залежить від каламутності води, тобто від вмісту в ній завислих речовин. Водневий показник, або концентрація іонів водню, визначає кислотність чи лужність води. При концентрації іонів водню порівняно 7 вода нейтральна, а коли менше 7 то вона кисла і коли більше 7 вода лужна. Водневий показник питної води має становити 6,5-8,5 [18].

Токсикологічні властивості води визначають за вмістом азоту (аміаку, нітратів, нітритів), фтору, СПАР (сполук поверхнево-активних речовин), фенолу, ціанідів, міді, свинцю, хлору, нікелю, цезію  137 і стронцію  90. Санітарні показники оцінюють за вмістом розчиненого кисню, хімічним споживанням кисню та біологічним споживанням кисню.

Бактеріологічні показники визначають за вмістом бактерій, які поділяють на сапрофітних та патогенних.

Різні категорії водокористувачів ставлять неоднакові вимоги до якості питної води. Так наявність пестициду гексахлорану в господарсько-питній воді не повинна перевищувати 0,02 мг/л.

Деякі речовини шкідливі у відносно високих концентраціях саме під час контактної або оргоналептичної дії, тому їх ГДК у господарсько-питній воді значно вища із загально санітарного погляду. Для господарсько-питної води ГДК аміаку (за азотом) становить 2 мг/л. Всього для господарсько-питної води господарсько-питного призначення встановлені ГДК для 640 речовин [20].

2.3.1 Джерела забруднення поверхневих вод суші

Процеси забруднення гідросфери пов’язані з різними чинниками, проте основними джерелами є промислові підприємства, річковий транспорт, сільське та комунальне господарство. Крім того, поверхневі води можуть забруднюватись через атмосферні опади, внаслідок скидання теплих вод, які використовуються для охолодження на ТЕС і АЕС, міськими зливовими стоками, хімікатами під час їх транспортування, водами шахт і рудників. Також для України після аварії на Чорнобильській АЕС в 1986 році постало питання радіоактивного забруднення.

Всі різноманітні забруднюючі речовини, які потрапляють до поверхневих вод, можна представити наступною схемою (рис. 2.1).

Отже, як видно з рисунку 1.1, поверхневі води є акумуляторами досить великої кількості різноманітних забруднюючих та токсичних речовин різного походження.

Надзвичайно великої шкоди водоймам та водотокам завдають неочищені стічні води. В Україні скидається у водні об’єкти близько 17,4 км 3 стічних вод за рік, які містять 5273 тис. т розчинених речовин [17].

Промислові стічні води забруднюють екосистеми найрізноманітнішими компонентами в залежності від специфіки галузей промисловості. В таблиці 2.1 наведені пріоритетні забруднювачі водних екосистем за галузями промисловості.

Водойма

Промислові стоки

Сільськогосподарські стоки

Комунально-побутові стоки

Детергенти

Нафтопродукти

Забруднення від водного транспорту

Завислі мінеральні речовини

Радіоактивне забруднення

Токсини рослин і тварин

Органічні забруднюючі речовини без специфічної токсичної дії

Пестициди

Мінеральні добрива

Рисунок 2.1 – Забруднюючі речовини поверхневих вод [17]

Таблиця 2.1 – Пріоритетні забруднювачі водних екосистем за галузями промисловості [16]

Галузь промисловості

Пріоритетні забруднювачі

Нафтогазове видобування, нафтопереробка

нафтопродукти, СПАР, феноли, амонійні солі, сульфіди

Целюлозно-паперова, лісова промисловість

сульфати, органічні речовини, азот, лігніни, смоли та жири

Машинобудування, металообробка, металургія

важкі метали, завислі речовини, фториди, ціаніди, амонійний азот, нафтопродукти, смоли, фенол

Хімічна промисловість

феноли, нафтопродукти, СПАР, ароматичні вуглеводні, неорганіка

Гірничо-видобувна, вугільна промисловість

флотореагенти, неорганіка, феноли, завислі речовини

Легка, текстильна, харчова промисловість

СПАР, нафтопродукти, органічні фарбники, іншу органічні речовини

З таблиці 2.1 можна зробити висновок, що промислові підприємства скидають у поверхневі води велику різноманітність небезпечних токсичних речовин специфічної дії, що ускладнює їх детоксикацію.

Основні чинники впливу сільськогосподарського виробництва на поверхневі води – це внесення добрив, отрутохімікатів, тваринницькі комплекси та ерозія ґрунту. Щорічні надходження мінеральних добрив на поля в Україні становлять більше 90 тис т. пестицидів – 4,5 млн. т Із них лише 5-10 % поглинається рослинами, решта 90-95 % змивається дощами й талими водами, здувається вітрами й потрапляє в річки, озера, ґрунтові води, стаючи шкідливими компонентами екосистеми. Із 170 найменувань отрутохімікатів, які використовуються в Україні 49 є особливо небезпечними [14].

У результаті сьогодні водойми забруднені сполуками азоту, фосфору, калію, часто радіоактивними елементами (містяться у фосфорних мінеральних добривах), іноді важкими металами (міддю, цинком). Сумарна міграція азоту вниз із ґрунтового шару може становити 10 – 80 %, калію -30 %, фосфору – 6%. Причому втрати добрив на легких піщаних ґрунтах у 8 – 12 разів більші, ніж на важких глинястих [17].

Дуже напружена екологічна обстановка склалась навколо ферм і тваринницьких комплексів, яких в Україні налічується понад 45 тис. річний вихід гною становить близько 300 млн. м³, де вміст азоту – до 1,5 млн. т. Не менше 10 % цього азоту в процесі зберігання, транспортування та утилізації зливається та фільтрується в поверхневі води. У перерахунку на нітратне забруднення в навколишнє середовище щорічно надходить 450 тис. т азотних сполук [4]. У водоймах, які забруднюються стічними водами тваринницьких комплексів, вміст аміаку може коливатись від 0,05 до 1,0 мг/дм³ і більше, нітритів – від 0,01 до 0,09 і вище, нітратів – до 5-10 мг/дм³ [20].

Приблизно 90 % води, що використовується в містах, викидається в забрудненому стані в річки та водойми. Середня концентрація забруднюючих речовин в стічних водах комунально-побутового сектора становить близько 1 кг/м3, причому близько 50 % речовин знаходиться в розчиненому стані.

Щорічно у водойми України скидається близько 4 млрд. м3 забруднених стоків. Теоретично наявні методи дають можливість очистити стічні води на 95–96%, але на практиці – 70–85%. Найбільшу кількість стічних вод скидають міста Маріуполь (253,8 млн. м3), Дніпропетровськ (188 млн. м3), Запоріжжя (65 млн. м3), Київ (29 млн. м3). основні причини забруднення – застаріле обладнання, відсутність очисних споруд, аварійні скиди (їх буває понад 250 на рік) [18].

2.3.2 Вимоги до якості води, що скидається в централізовані біологічні очисні споруди та природні водойми

Здебільшого воду, що використовується в технологічних процесах і містить невеликі кількості органічних і неорганічних забруднювачів, об’єднують з побутовими стічними водами і направляють у споруди централізованого біологічного очищення міста. Системи очищення великих хімічних комбінатів часто використовують і для очищення стічних вод населених пунктів, розташованих поблизу. Для того щоб не порушувалась робота каналізаційних споруд і не погіршувалися умови їх експлуатації, стічні води, які скидаються в міську каналізацію, повинні задовольняти певним вимогам. Основні з них такі [21].

Виробничі стічні води не повинні бути агресивними щодо матеріалів каналізаційних споруд та їх обладнання. Вони не повинні містити домішки такого розміру і такої щільності, які могли б засмічувати каналізаційну мережу міста або відкладатися на дні та на стінках труд і каналів. У виробничих стічних водах не повинно бути горючих домішок (бензину, нафтопродуктів, ефіру тощо), а також розчинених газоподібних речовин у таких кількостях, які можуть утворювати вибухонебезпечні суміші в трубах і каналах каналізаційної мережі, в приймальних резервуарах насосних станцій і очисних спорудах. Температура суміші міських і виробничих стічних вод у місці їх надходження не повинна перевищувати 40 оС.

Загальні вимоги до виробничих стічних вод, що скидаються в централізовані біологічні очисні споруди, встановлюються для кожного міста окремо з урахуванням потужності очисних споруд, співвідношення обсягів побутових і промислових стічних вод, профілю промислових підприємств, кількісного та якісного складу їх стічних вод тощо. Приймає рішення і дає дозвіл на відведення у міську каналізацію промислових стічних вод діючих підприємств або тих, які реконструюються чи споруджуються, організація, що експлуатує водопровідно-каналізаційне господарство. Так, для Києва це державне комунальне об’єднання водопровідно-каналізаційного господарства «Київводоканал». Загальні вимоги до виробничих стічних вод, що приймаються в міську каналізацію Києва, наведені в табл. 2.2. Крім загальних вимог встановлюється перелік граничних норм (ГН) на приймання забруднювальних речовин, що зазнають біологічного розкладання, та гранично допустимих концентрацій (ГДК) речовин, що не піддаються біологічному розкладанню, з урахуванням місцевих умов. Якщо в переліку речовин, що зазнають біологічного розкладання, немає якихось речовин, що їх скидає підприємство, то граничні норми для них приймаються на рівні ГДК чи ОДР на скидання у водойми. Скидання в каналізацію речовин, для яких не розроблені ГДК, забороняється [22].

Таблиця 2.2  Загальні вимоги до виробничих стічних вод, що приймаються в міську каналізацію Києва

Показник

Граничні норми (вимоги)

БСК (повне), мг/л

500

ХСК, мг О2

800

Жири рослинні і тваринні

50

Завислі та спливаючі речовини

500

Сульфати

400

Сульфіди

1,5

Сухий залишок

Не більш як 1000

Хлориди

350

Водневий показник (рН)

6,5-9,0

Температура, оС

Не вище 40

Продовження таблиці 2.2  Загальні вимоги до виробничих стічних вод, що приймаються в міську каналізацію Києва

Кислоти, горючі суміші, токсичні та розчинені газоподібні речовини, здатні утворювати в мережах і спорудах токсичні гази

Не допускаються

Нерозчинні масла, смоли, мазут

Не допускаються

Будівельне, промислове, господарсько-побутове сміття, грунт, абразивні речовини

Не допускаються

Радіоактивні речовини, eпідеміологічно небезпечні бактеріальні та вірусні забруднювачі

Не допускаються

Речовини, для яких не встановлені ГДК для водойм

Не допускаються

Вимоги до скидання виробничих стічних вод у водойми зумовлені Законом України «Про охорону навколишнього природного середовища» і регламентуються «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» та «Правилами санітарної охорони прибережних районів морів». Згідно з цими правилами, встановлені нормативи якості води для водойм за двома категоріями водокористування. До першої відносять ділянки водойм, що використовуються як джерело централізованого чи децентралізованого господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств харчової промисловості. До другої категорії належать ділянки водойм, що використовуються для купання, занять спортом і відпочинку населення, а також ті, що знаходяться в межах населених пунктів. Крім того, встановлені більш жорсткі нормативи якості стічних вод, що скидаються у водойми, які використовують з рибогосподарською метою [23].

Загальні показники якості промислових вод, що скидаються у відкриті водойми господарсько-питного і культурно-побутового призначення, наведено нижче.

Розчинений кисень. У воді водойми після змішування з нею стічних вод кількість розчиненого кисню не повинна становити менш як 4 мг/л у будь-який період року в пробі, відібраній до 12 години дня.

Біохімічне споживання кисню (БСК). Повна потреба води в кисні при біохімічному окисленні домішок за 20 хв. не повинна перевищувати 3 мг/л для водойм першої і другої категорії, а також для морів.

Завислі речовини. Вміст завислих речовин у воді водойми після скидання стічних вод не повинен зростати, більш ніж на 0,25 і 0,75 мг/л для водойм відповідно першої і другої категорій. Для водойм, які містять понад 30мг/л природних мінеральних речовин, допускається збільшення концентрації завислих речовин у воді не більш ніж на 5 %. Стічні води, які містять завислі речовини зі швидкістю осідання понад 0,4 мм/с для проточних водойм і понад 0,2 мм/с для водосховищ, скидати забороняється.

Запахи, присмаки. Вода не повинна мати запахів і присмаків інтенсивністю понад 3 бали для морів і 2 бали для водойм першої категорії, якщо ці показники розпізнаються безпосередньо або після хлорування води. Для водойм другої категорії ці показники не повинні розпізнаватися безпосередньо. Вода не повинна надавати сторонніх запахів і присмаків рибі.

Кольоровість не повинна виявлятися в стовпчику води, яку скидають, заввишки 20 см для водойм першої категорії і 10 см – для водойм другої категорії та морів.

Водневий показник (значення рН) після змішування води водойми зі стічними водами повинен бути в межах 6,5< рН< 8,5.

Спливаючі речовини. Стічні води не повинні містити мінеральних масел та інших спливаючих речовин у таких кількостях, які здатні утворювати на поверхні водойми плівку, плями і нагромадження.

Мінеральний склад. Вміст неорганічних речовин для водойм першої категорії не повинен перевищувати за сухим залишком 1000 мг/л, у тім числі хлоридів – 350 мг/л і сульфатів – 500 мг/л; для водойм другої категорії мінеральний склад нормується за показником «Присмаки».

Збудники захворювань не повинні міститись у воді. Стічні води зі збудниками захворювань треба знезаражувати після попереднього очищення. Методи знезараження біологічно очищених стічних вод повинні забезпечувати колі-індекс не більше 1000 при вмісті залишкового хлору не менш як 1,5 мг/л.

Температура води у водоймі внаслідок скидання в неї стічних вод не повинна підвищуватися влітку більше ніж на 3 0С порівняно із середньомісячною температурою найтеплішого місяця року за останні 10 років.

Отруйні речовини неповинні міститися в стічних водах у концентраціях, які можуть чинити прямий чи опосередкований шкідливий вплив на здоров’я населення.

В Україні прийнята система нормування шкідливих забруднювачів у стічних водах на підставі гранично допустимих концентрацій. Практично у складі промислових стічних вод у водойми можуть потрапляти десятки видів різних забруднювачів, що призводить до комплексної їх дії на якість води у водоймі. Точно оцінити комплексну дію таких речовин неможливо, тому застосовують метод оцінки сумарного ефекту впливу на санітарний стан водойми кількох шкідливих речовин за формулою (2.1):

С11, ГДК + С22, ГДК + … + Сі/Сі, ГДК = 1,               (2.1)

де С1, С2, Сі – концентрації шкідливих речовин у воді водойми;

С1, ГДК, С2, ГДК, Сі, ГДК – їх гранично допустимі концентрації.

Якщо ця умова при скиданні стічних вод не дотримується, то санітарний стан водойми не відповідає нормативним вимогам, і слід вживати заходів щодо підвищення ефективності очищення промислових стічних вод [24].

  1.  Матеріали та методи дослідження

  1.  Хімічний аналіз води

Хімічний аналіз води поділяється на якісний і кількісний. Завдання якісного аналізу – встановлення якісного складу домішок. Кількісний аналіз дає можливість оцінити кількісний вміст домішок у воді [19].

Якісний аналіз дає відповідь типу «так-ні». Його виконують додаванням у дослідну пробу води реактиву (реагенту), який вступає в реакцію з визначуваною домішкою води, що супроводжується характерною зміною системи (поява чи зміна забарвлення, помутніння). В ряді випадків проведення якісного аналізу буває достатнім, щоб установити придатність води для певних цілей.

Якісний аналіз також дає можливість правильно обрати метод кількісного аналізу. Більшість методів визначення кількісного вмісту домішок призводять до помилкових результатів у присутності елементів, які мають певний вплив.

Найпоширенішими методами кількісного аналізу є гравіметричний, об’ємний (титриметричний) та фізико-хімічний.

Гравіметричний аналіз виконується додаванням у пробу надлишку реактиву (тобто із запасом), який утворює з визначуваною речовиною малорозчинну сполуку, що дає осад. Останній відфільтровують, висушують, визначають його масу.

Характерною особливістю гравіметричного аналізу є додавання до проби води надлишку реактиву для забезпечення повноти реакції його з визначуваним компонентом. Реактив повинен бути селективним, тобто реагувати тільки з визначуваною домішкою.

Принцип об’ємного аналізу полягає в тому, що визначувана речовина вступає в хімічну взаємодію з реактивом, який додають у пробу води у вигляді розчину точно відомої концентрації (титрований розчин) і в кількості, що еквівалентна кількості визначуваної речовини. Процес приливання реактиву у аналізовану воду називається титруванням. Кінець реакції між титрованим розчином реактиву і визначуваною речовиною встановлюють за зміною забарвлення індикатора, який додають у воду як допоміжний реактив.

Для обчислення результату аналізу необхідно знати точні об’єми розчинів речовин, які беруть участь у реакції (титрованого розчину і проби води). Формула (2.2) для розрахунку має вигляд:

,                                                 (2.2)

де х – кількість визначуваної речовини, мг/дм3;

v1 – об’єм титрованого розчину, витраченого на титрування проби досліджуваної води, см3;

 N – молярна концентрація еквівалента реактиву (титрованого розчину), моль/дм3;

е  молярна маса еквівалента визначуваного компонента, г/моль;

v0 – об’єм досліджуваної води, що взяли для титрування, см3.

У тих випадках, коли визначувана речовина є у воді в дуже малій кількості, найдоцільнішими є методи фізико-хімічного аналізу. Особливо поширені методи колориметрії та нефелометрії.

Методами колориметрії концентрацію речовини, якщо вона забарвлена, можна визначити безпосередньо, порівнюючи інтенсивність забарвлення зі стандартом (тобто із розчином з відомою концентрацією речовини). В інших випадках у досліджувану воду додають реактив, який вступає в реакцію з визначуваною речовиною і утворює забарвлену сполуку. Порівнюючи забарвлення досліджуваної води із стандартом, до якого введено той самий реактив, встановлюють концентрацію визначуваної речовини.

Порівнюючи інтенсивності забарвлення, використовують головним чином такі методи: метод кольорової шкали, метод порівняння забарвлення, фотоколориметричний.

При використанні методу кольорової шкали забарвлення досліджуваної проби води порівнюється із забарвленням серії стандартних розчинів, виготовлених таким самим способом. Аналіз виконується у скляних посудинах, які заповнюються досліджуваною водою і стандартними розчинами. Концентрація визначуваної речовини у воді дорівнює концентрації стандартного розчину, з кольором якого збігається колір проби води.

При застосуванні методу порівняння забарвлення порівнюється інтенсивність забарвлення проби води і стандартного розчину, які можуть значно різнитися між собою. Порівняння проводять у спеціальних колориметричних циліндрах (циліндри Генера) із маленькими кранами, що розміщені у нижній частині циліндра. Висоту стовпа рідини в кожному циліндрі регулюють через відливання таким чином, щоб інтенсивності кольорів у обох циліндрах при розгляданні рідини зверху зрівнялись.

При досягненні однакової інтенсивності забарвлення мають місце співвідношення такі формули (2.3) та (2.4):

Сст hст = Св  hв                                               (2.3)

,                  (2.4)

де Сст і Св – концентрації відповідно стандартного розчину і досліджуваної води;

 hст і hв – висота стовпа відповідно стандартного розчину і води.

Методами хімічного аналізу визначають фізичні і хімічні показники якості води.

До фізичних показників належать: температура води, вміст завислих речовин, забарвлення, запах і смак; до хімічних – активна реакція води (рН), перманганатна окислюваність, хімічне споживання кисню (ХСК), біохімічне споживання кисню (БСК), наявність азотвмісних речовин, розчинені у воді гази, щільний залишок і втрата при прожарюванні, жорсткість, лужність, вміст у воді сульфатів, хлоридів, заліза, марганцю та інших елементів [20].

  1.  Бактеріологічний аналіз

При бактеріологічному аналізі води визначають кількість сапрофітних (нехвороботворних) бактерій і бактерій групи кишкової палички Escherichia coli, які характеризують фекальне забруднення води. Розрізняють такі бактеріологічні показники якості води:

1) ЗМЧ  загальна кількість сапрофітних бактерій в 1 см3 води; цей показник називають також загальним мікробним числом;

2) БГКП (колі-індекс)  кількість бактерій групи кишкової палички, яка міститься в 1 дм3 води.

  1.  Технологічний аналіз

В сучасних умовах отримання води певної якості здійснюється за складною хімічною технологію, в якій застосовується велика кількість різних реагентів, матеріалів, фізичних агентів і різноманітні споруди.

У результаті цих дій властивості води зазнають значних змін, які важко передбачити, але необхідно брати до уваги, щоб забезпечити потрібний ефект очистки. Ці так звані технологічні властивості води визначають методами технологічного аналізу. За допомогою такого аналізу серед кількох можливих методів коригування певного показника якості води вибирають найбільш ефективний та економічний, встановлюють необхідну дозу реагенту, визначають кінетику осаду зависів, швидкість протікання води в різних спорудах, динаміку збільшення втрат напору у фільтрувальних спорудах тощо. Незнання технологічних властивостей води може призвести до значних помилок при проектуванні водоочисних станцій.

При використанні найуживаніших технологічних схем очищення води необхідно мати дані про параметри, які характеризують її технологічні властивості: коагульованість, знебарвлення, осаджуваність зависі, фільтрованість, знезалізення, пом’якшення, стабільність, хлорованість. Ці дані отримують в результаті технологічного аналізу води [19].

  1.  Визначення фізичних показників якості води

Температура води – важливий фактор, що впливає на фізичні, хімічні, біохімічні та біологічні процеси, які відбуваються у водоймах. Від неї значною мірою залежить кисневий режим водойми, інтенсивність процесів самоочищення тощо. На температуру води зважають при розрахунках багатьох очисних споруд.

Для питних цілей оптимальною є температура 7...11 С. Цій умові найбільш відповідають підземні води. Вони, як правило, характеризуються сталістю температури, котра при глибині залягання водоносного шару більше ніж 200 м складає 6...10 С. Для поверхневих вод властиві значні сезонні перепади температури – в середньому від 0,1 до 30 С. Вимірювання температури проводять одночасно з відбором проби води з джерела. Там, де це неможливо, температуру вимірюють у бутлі вмістом не менш як 1000 см3, яку перед відбором проби витримують у досліджуваній воді для зрівняння температур.

Для вимірювання використовують калібровані ртутні термометри з ціною поділки 0,1...0,5 С. Результат виражають в градусах Цельсія, знак ставиться тільки при температурах, нижчих за нуль [19].

  1.  Прозорість води

Прозорість води визначають якісно і кількісно для озер, а для річок тільки якісно. Якісну характеристику прозорості води визначають візуально (неозброєним оком або за допомогою приладів). Для цього в одно літрову посудину з прозорого скла наливають досліджувану воду і розглядають на світло. Оцінку дають за такою шкалою:

  1. дуже прозора – коли немає будь-яких найменших часточок у воді; прозора – коли є невелика кількість дрібненьких часточок;
  2. слабо каламутна – коли добре видно роздріблені частинки;
  3. дуже каламутна – коли роздрібнених частинок так багато, що проба води майже непрозора.

Для кількісного визначення прозорості води користуються більше диском, який занурюють у воду на шнурі з тіньового боку човна. Занурюючи диск, спостерігають, коли він зникне з очей. Глибину, на якій диск перестає бути видно, вимірюють у сантиметрах і вважають прозорість води. Якщо глибина водойми настільки мала, що диск лягає на дно раніше, ніж зникає з очей, то визначають прозорість “до дна”, а в дужках поряд зазначають глибину в сантиметрах [19].

  1.  Кольоровість води

Кольоровість води визначають у прозорій воді. Якщо вода не прозора, її фільтрують. У пробірку наливають майже повно води, ставлять її на аркуш білого паперу і, спостерігаючи зверху вниз, оцінюють воду щодо кольору так: безбарвна, світложовта, жовта, зеленувата, бура тощо.

Кількісне визначення кольоровості води проводять способом порівняння досліджуваної води з стандартом – платино-кобальтовим розчином. Для цього беруть два одинакові циліндри заввишки 20 см і об’ємом 100 мл. В один наливають досліджуваної води, а в другий таку саму кількість стандартного розчину, ставлять циліндри на аркуш білого паперу і порівнюють їх кольори. Якщо кольори не одинакові, то з досліджуваною водою порівнюють другий зразок стандартного розчину і так роблять доти , поки бідберуть стандарт потрібного кольору. Підібравши колір стандартного розчину до досліджуваного, визначають градуси кольоровості води за стандартом [20].

  1.  Методика визначення смаку

Смак води визначають органолептично: 10...15 см3 води, підігрітої до 30С, кілька секунд утримують у роті, визначаючи якісну характеристику смаку і оцінюючи його інтенсивність [20].

При оцінці смаку рекомендована така шкала:

1. Надзвичайно неприємний.

2. Дуже неприємний.

3. Неприємний.

4. Злегка неприємний.

5. Не неприємний.

6. Злегка приємний.

7. Приємний.

8. Дуже приємний.

9.Надзвичайно приємний.

Для оцінки можуть застосовуватись також бальні шкали. Наприклад, смак еталонного зразка має показник 20 балів, а втроє неприємніший – 60 балів і т. ін

  1.  Способи очищення питної води

Одного дотримання гранично доступних концентрацій недостатньо для за без-печення якості води.

Класифікація питної води дуже складна, але необхідна.

Є багато типів очищення води :

1) Механічні способи очищення – застосовується для очищення води твердих та масляних забруднень. Механічне очищення здійснюється за одним із таких методів:

1. подрібнення великих за розміром забруднень у менші за допомогою механічних пристроїв;

2. відстоювання забруднень зі стоків за допомогою нафтовловлювачів, пісковловлювачей та інших відстійників;

3. розділення води та забруднювачів за допомогою цинтрефуг та гідро-циклонів;

4. усередненя стоків чистою водою з метою зниження концентрації шкідливих речовин та домішок до рівня, при котрому стоки можна скидати у водойми або каналізацію;

5. влучення механічних домішок за допомогою елеваторів, решіток, скребків та інших пристроїв;

6. фільтрування стоків через сітки,сита, спеціальні фільтри, а найчастіше – шляхом пропускання їх через пісок;

7. освітлення води шляхом пропускання її через пісок або спеціальні пристрої, наповнені композиціями або мінералами, здатними поглинати завислі частки.

Вибір схеми очищення води від завислих часток та нафтопродуктів залежить від виду та кількості забруднень, необхідного ступеня очищення[21].

2) Фізико-механічні способи очищення стоків та води базуються на флотації, мембраннних методах очищення, азотропній відгонці.

- Флотація – процес молекулярного прилипання частинок забруднень до поверхні розподілу двох фаз (вода – повітря, вода – тверда речовина). Процес очищення СПАР, нафтопродуктів, волокнистих матеріалів флотацією полягає в утворенні системи «частинки забруднень – бульбашки повітря», що спливає на поверхню та утилізується. За принципом дії флотаційні установки класифікуються так:

- флотація з механічним диспергуванням повітря;

- флотація з подачею повітря через пористі матеріали;

- електрофлотація;

- біологічна флотація.

- зворотний осмос (гіперфільтрація) – процес фільтрування питної води через напівпроникні мембрани під тиском.

3) Ультрафільтрація – мембранний процес розподілу розчинів, осмотичний тиск котрих малий. Застосовується для очищення питної води від високомолекулярних речовин, завислих частинок та колоїдів.

1. Електродіаліз – процес сепарації іонів солей в мембранному апараті, котрий здійснюється під впливом постійного електричного струму. Електродіаліз застосовується для демінералізації питної води. Основним обладнанням є електродіалізатори, що складаються з катіонітових та аніонітових мембран.

2. Хімічне очищення використовується як самостійний метод або як попередній фізико-хімічним та біологічним очищенням. Його використовують для зниження корозійної активності питної води, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окиснення сірководню та органічних речовин, для дезинфекції води та її знебарвлення.

3. Нейтралізація застосовується для очищення стоків гальванічних, травильних та інших виробництв, де застосовуються кислоти та луги.

4. Окислення застосовується для знезараження питної від токсичних домішок (мідь, цинк, сірководень, сульфіди), а також від органічних сполук. Окиснювачами є хлор, азот кисень, хлорне вапно, гіпохлорид кальцію тощо[25].

4) Фізико-хімічні методи:

1. Коагуляція – процес з’єднання дрібних частинок забруднювачів в більші за допомогою коагулянтів. Для позитивно заряджених частинок коагулюючими іонами є аніони, а для негативно заряджених – катіони. Коагулянтами є вапняне молоко, солі алюмінію, заліза, магнію, цинку, сірчанокислого газу тощо.

2. Флокуляція – процес агрегації дрібних частинок забруднювачів у воді за рахунок утворення містків між ними та молекулами флокулянтів. Флокулянтами є активна кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні органічні полімери [26].

Для освітлення води одночасно використовуються кроагулянти та флокулянти, наприклад, сірчанокислий алюміній та поліакриламід. Коагуляція та флокуляція здійснюється у спеціальних ємностях та камерах.

При очищенні води використовується і електрокоагуляція – процес укрупнення частинок забруднювачів під дією постійного електричного струму.

3. Сорбція  процес поглинання забруднень твердими та рідкими сорбентами (активованим вугіллям, золою, дрібним коксом, торфом, селікагелем, активною глиною тощо).

Адсорбційні властивості сорбентів залежить від структури пор, їхньої величини, розподілу за розмірами, природи утворення.

Активність сорбентів характеризується кількістю забруднень, що поглинаються на одиницю їхнього об’єму або маси (кг/м, кубічний) [27].

Після механічних, хімічних та фізико-хімічних методів очищення у питної води можуть знаходитись різноманітні віруси та бактерії (дизентирійні бактерії, холерний вібріон, збудники черевного тифу, вірус поліоміеліту, вірус гепатиту, цитато-генний вірус, аденовірус, віруси, що викликають захворювання очей). Тому з метою запобігання захворюванням питну воду перед повторним використанням для побутових потреб підлягають біологічному очищенню.

Процес очищення питної води від Заліза:

Залізо постійно присутнє у поверхневих і підземних водах у вигляді солей Fе (ІІ) і солей F (ІІІ), тобто у вигляді іонів Fе2+ і Fе3+. Підвищена кількість заліза у воді надає їй буре забарвлення і «залізний» присмак.

Експериментальна установка представлена (рис. 2.2), де змінними параметрами процесу прийняли аерацію, фільтрування, а також відстоювання води/

Аерацію води проводять у аераторі 2, в нижній частині якого змонтований розпилювач стиснутого повітря. Колонка змонтована на штативі, подачу води в аератор здійснювали за допомогою дозувальної воронки 3. Необхідне для процесу стиснуте повітря одержували за допомогою компресору 12, приводом якого є електродвигун 11. Вихідна вода подавалась в установку з баку 6 через колектор 5 і запірні пристрої – пробкові крани 4.

Рисунок 2.2 – Експериментальна установка для очищення води

1 – розпилювач повітря;      7 – відстійник;                   

2 – аератор;                          8 – приймальна склянка; 

3 – дозувальна воронка;        9 – фільтрувальна колонка;

4 – пробкові крани;              10 – пісчаний фільтр; 

5 – колектор;                    11 – електродвигун;

6 – ємність для вихідної води;   12 – компресор.

Фільтрування проводять на фільтрувальній установці. Вона включала в себе пристрій в якому можна було змінювати висоту шару пісчаного фільтру від 50 до 150 мм. Пристрій включає вертикальну колону з міліметровою шкалою. В нижній частин колони змонтоване перфороване днище, яке удержувало пісчаний фільтр з розміром часток 0,5-1,5 мм. Нижче перфорованого днища розташована конусна частина фільтру з пробковим краном для зливу фільтрувальної води, подачу води у фільтрувальну колону здійснювали за допомогою напорної склянки 6 з пробковим краном.

Експериментальна установка включала також відстійник 7 для зливу відстояної води. Подачу води у відстійник здійснювали за допомогою воронки 3 [25].


3 МЕТОДОЛОГІЯ СТЕРИЛІЗАЦІЇ ВОДИ

3.1 Хлорування

Хлорування  процес водопідготовки, який полягає у додаванні елемен-та хлору в воду як спосіб очищення води, щоб зробити її придатною для споживання людиною в якості питної води. Хлорування використовується навіть у воді для басейнів [12].

Хлорування буває

  1. попереднє;
  2. наступне.

Хлор поступає на станцію в вагонах у зрідженому стані під тиском 6-8 кгс/см. Малі балони 25-40 кг, великі 100 кг, 700-3000 кг.

Із балонів хлор подається в воду через спеціальні прибори (газодозатори), в яких здійснюється його дозування і змішування з незначною кількістю води. Одержана хлорна вода поступає для обробки води, яка підлягає очищенню.

Системи хлорування бувають:

  1. непереривної дії (подача певної кількості за одиницю часу);
  2. порційованої дії (подача певними порціями);
  3. автоматичні (кількість подачі хлору пропорційна розходу води, яка підлягає хлоруванню).

Хлоратори є:

  1. напірні;
  2. вакуумні.

Недолік напірного хлоратора – ймовірність витікання хлору. У вакуумних хлораторах газ знаходиться під тиском нижче атмосферного, що унеможливлює його витікання в приміщення.

Хлор із балонів, поступає в проміжний балон, в якому переходить із рідкого в газоподібний стан і де відділяються домішки, які забруднюють хлор. Із проміжного балона хлор надходить в хлоратор.

Для (розходу) контролю за розходом балон встановлюють на терези.

Для видалення запаху хлору, який відчувається в кількості 0,3-0,4 мг/л одночасно в воду подається аміак або його солі. Амонізація може бути:

  1. попередня;
  2. кінцева.

При хлоруванні застосовують або чистий хлор або хлорвмісні препара-ти: хлорне вапногіпохлорит кальціюгіпохлорит натрію, діоксид хлорухлораміни. Окислювальні властивості хлору та консервуючий ефект післядії, а також низка інших сприятливих ефектів (дезодорація, зменшення кольоровості, попередження біообростань, видалення заліза та марганцю, руйнування сірководню)  суть знезаражуючого ефекту при хлоруванні води.

Метод хлорування, продовжує бути найбільш розповсюдженим у всьому світі через його простоту та високу знезаражуючу дію стосовно патогенних мікроорганізмів, незважаючи на проблему забруднення питної води через здатність хлорагентів утворювати у воді хлорорганічні сполуки (ХОС) високого ступеня токсичності та сумарної мутагенної активності хлорованої питної води, що в багато разів перевищує ризик виникнення онкологічних захворювань [28].

Хлоратор (рис 3.1) складається з фільтра 1, манометра 2, регулюючого вентиля 3, ротаметра 4, змішувача 5, в якому розміщена вихідна трубка 6 для хлору, а також переливна трубка 7, вміщена під скляний ковпак 8, які укріплені в змішувачі 5 на нижній кришці 9. Вихідна трубка 6 для хлору з'єднана з лінією подачі хлору 10 в ежектор 11, перед фільтром 1 на лінії подачі хлорного газу встановлений запірний кран 12. Пристрій також забезпечений магістраллю 13 системи хлорування води і магістраллю 14 системи подачі води в змішувач, лінією подачі води для хлорування 15 через регулюючий вентиль 16 в ежектор хлорування 11, який на виході з'єднаний з лінією відведення хлорованої води 17, лінією подачі води 18 через регулюючий вентиль 19 в змішувач 5, нижнім хлоропроводів 20, верхнім хлоропроводів 21, вихід якого з'єднаний з верхньою кришкою 22. На лінії відводу води з змішувача 23 встановлений колектор 24, що має лінію подачі води 25 через регулюючий вентиль 26 з магістралі 14, лінію виведення 27 в систему подачі води в змішувач, а також лінію 28 виведення води в скидний лоток. На лінії подачі води 25 в колекторі 24 встановлений ежектор відведення 29, вихід якого з'єднаний з лінією виведення 27, а його Ежекційна вхід послідовно з'єднаний з вентилем регулювання відведення води 30 і зворотним клапаном блокування 31 струму води при відсутності ежекції, вхід якого, так само як і зворотного клапана перекриття 32 струму води з скидного лотка, встановленого на лінії 28, з'єднаний з лінією 23 відводу води з змішувача 5.

Хлоратор працює таким чином.

При відкритому запірному крані 12 газоподібний хлор, проходячи через фільтр 1, регулюючий вентиль 3, нижній хлоропровод 20, ротаметр 4, верхній хлоропровод 21, через отвір у верхній кришці 22 надходить в змішувач 5. Одночасно з цим з водної магістралі 14 через лінію подачі води 18 і отвір в нижній кришці 9 в змішувач 5 подається вода, поверхневий шар якої встановлюється нижче рівня верхнього кінця вихідний трубки 6 зважаючи на її відведення в колектор 24 по лінії відводу води з змішувача 23, а по лінії подачі 15 вода подається в ежектор 11 для забезпечення ежекції. При цьому сухий газоподібний хлор всмоктується в ежектор 11 із змішувача 5 по вихідний трубці 6 і лінії подачі хлору 10, де він змішується з водою з магістралі 13. У результаті цих процесів з ежектора 11 в лінію відводу 17 надходить хлорована вода.

Відведення води з змішувача 5 в колектор 24 здійснюється її всмоктуванням з переливної трубки 7 по лінії відводу 23 через відкритий зворотний клапан блокування 31 і вентиль регулювання відведення води 30 в ежектор відведення 29 завдяки наявності ежекції, створюваної потоком води, що впадає до ежектор відведення 29 з лінії 25 і що з нього в лінію виведення 27.

При відсутності ежекції в ежекторі хлорування 11 і ежекторі відведення 29 (аварійна ситуація) надходить в змішувач 5 по лінії подачі 18 вода видавлюватиметься з нього утворюється при цьому в змішувачі 5 протитиском хлору в переливну трубку 7, лінію відводу 23, через відкрився в цій ситуації зворотний клапан перекриття 32 в скидний лоток і далі в каналізацію. Зворотний клапан блокування 31 в цій ситуації буде закритий протитиском води в ежекторі відведення 29.

Рисунок 3.1  Вакуумний хлоратор

Таким чином, при хлоруванні забезпечується всмоктування сухого хлору в ежектор хлорування 11 без технологічних втрат підготовленої до процесу хлорування води, а в аварійній ситуації зберігається можливість зливу видавлюваної із змішувача 5 води в скидний лоток.

3.2 Озонування

Озонування є одним з перспективних методів обробки води з метою її знезараження та поліпшення органолептичних властивостей. Сьогодні майже 1000 водопровідних станцій в Європі, переважно у Франції, Німеччині і Швейцарії, використовують озонування в технологічній схемі обробки води. Останнім часом озонування почали широко впроваджувати в США і Японії. В Україну озонування використовують на Дніпровській водопровідній станції Києва [29].

Озон (O3)  газ блідо-фіолетового кольору, що володіє специфічним запахом, сильний окислювач. Молекула його вельми нестійка, легко розпадається (дисоціюють) на атом і молекулу кисню. У промислових умовах озон-повітряну суміш отримують в озонаторі за допомогою "повільного" електричного розряду при напрузі 8000-10000 В.

Компресор забирає повітря, очищає від пилу, охолоджує, сушить на адсорберах з силікагелем або активним алюмінію оксидом. Далі повітря проходить через озонатор, де утворюється озон, який через розподільну систему подається в воду контактного резервуара, на (рис. 3.2) зображено озонатор з розривом струменя. Доза озону, необхідна для знезараження, для більшості типів води становить 05-60 мг/л. Найчастіше для підземних джерел води дозу озону беруть в межах 075-10 мг/л, для поверхневих вод  1-3 мг/л. Іноді для знебарвлення та покращення органолептичних властивостей води необхідні високі дози. Тривалість контакту озону з водою повинна бути не менше 4 мін. Непрямим показником ефективності озонування є наявність залишкових кількостей озону на рівні 01-03 мг/л після камери змішання [28].

Рисунок 3.2  Вакуумний озонатор з розривом струменя

Озон в воді розпадається, утворюючи атомарний кисень. Доведено, що механізм розпаду озону у воді складний. При цьому відбувається ряд проміжних реакцій з утворенням вільних радикалів, які також є окислювачами. Більш сильне окисне і бактерицидну дію озону в порівнянні з хлором пояснюється тим, що його окислювальний потенціал більше, ніж у хлору.

З гігієнічної точки зору, озонування є одним з найкращих методів знезараження води. Внаслідок озонування досягається надійний знезаражуючий ефект, руйнуються органічні домішки, а органолептичні властивості води не тільки не погіршуються, як при хлоруванні або кип'ятінні, а й поліпшуються: зменшується кольоровість, зникають зайві присмак і запах, вода набуває блакитний відтінок. Надлишок озону швидко розкладається, утворюючи кисень [29].

З розривом струменя: ежектор (1) встановлюється на вводі води в Безнапірні контактну ємність, обладнану арматурою контролю рівня води (3). Розподіл газо-водяної суміші в ємності здійснюється за допомогою спеціальної змішувальної насадки (2), що підвищує ефективність розчинення озону. На подальшу обробку  коагуляцію, фільтрацію через засипні фільтри, мембранні модулі і т.п.  Вода подається насосом (4). Ємність також обладнується каталітичним деструктором озону, який нейтралізує газоподібний озон, що витісняється з повітряного простору між рівнем води і верхньою стінкою під час наповнення ємності. Проста і надійна схема, традиційно використовувана при очищенні і знезараженні води озоном.

Озонування води має такі певні переваги перед хлоруванням:

1) озон є одним з найсильніших окисників, його окислювально-відновний потенціал вищий, ніж у хлору і навіть хлору діоксиду;

2) при озонуванні у воду не вноситься нічого стороннього і не відбувається скільки-небудь помітних змін мінерального складу води і pH;

3) надлишок озону через кілька хвилин перетворюється в кисень, і тому не впливає на організм і не погіршує органолептичні властивості води;

4) озон, вступаючи у взаємодію із з'єднаннями, що містяться у воді, не викликає появи неприємних присмаків і запахів;

5) озон знебарвлює і дезодорує воду, що містить органічні речовини природного і промислового походження, що додають їй запах, присмак і забарвлення;

6) у порівнянні з хлором озон ефективніше знезаражує воду від спорових форм і вірусів;

7) процес озонування в меншій мірі піддається впливу змінних факторів (pH, температури і т. д.), що полегшує технологічну експлуатацію водоочисних споруд, а контроль за ефективністю не складніше, ніж при хлоруванні води;

8) озонування води забезпечує безперебійність процесу обробки води, відпадає необхідність перевезення і зберігання небезпечного хлору;

9) при озонуванні утворюється значно менше нових токсичних речовин, ніж при хлоруванні.

Переважно це альдегіди (наприклад, формальдегід) і кетони, які утворюються в порівняно невеликих кількостях;

10) озонування води дає можливість комплексної обробки води, при якій може одночасно досягатися знезараження та поліпшення органолептичних властивостей (кольоровість, запах і присмак) [28].

3.3 УФ-стерилізація

Ультрафіолетовим випромінюванням називається електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі 10-400нм і відповідною енергією фотонів 12,4-3,1 електронвольт. Для знезараження води в технології водопідготовки використовується біологічно активна область спектра УФ-випромінювання з довжиною хвилі від 205 до 315 нм, звана бактерицидну випромінюванням.

Максимум бактерицидної дії посідає область 250-270 нм. Ультрафіолетове випромінювання має виражену біоцидним дією відносно різних мікроорганізмів, включаючи бактерії, віруси і гриби. УФ-опромінення в дозах, які забезпечують бактерицидний ефект, не гарантує епідемічну безпеку води щодо збудників паразитологічних захворювань [30].

Знезаражуюча дію УФ-випромінювання грунтується на незворотних пошкодженнях молекул ДНК і РНК мікроорганізмів, що знаходяться у воді, за рахунок фотохімічного впливу променевої енергії. Фотохімічне вплив передбачає розрив або зміна хімічних зв'язків органічної молекули в результаті поглинання енергії фотона.

Установки УФ-знезараження застосовуються в самих різних випадках, коли необхідні стадії водопідготовки та водоочищення при водопостачанні широкого спектру промислових об'єктів та об'єктів індивідуального користування водопровідної води, підземних вод із свердловин і поверхневих вод при автономному водопостачанні, а також в очисних спорудах будинків, промислових підприємств і навіть цілих міських багатонаселених районів. УФ-знезараження застосовується в харчовій промисловості при виробництві мінеральної бутильованої води та пива, в медичній промисловості і пр.

Ультрафіолетові стерилізатори води використовують енергію ультрафіолетового випромінювання для знищення мікробіологічних забруднень, на (рис. 3.3) зображений приклад очистки води, за допомогою ультрафіолетових ламп. Цей метод фільтрації знаходить застосування для котеджів, будинків, квартир, лабораторій, ресторанів, лікарень, промислових підприємств, систем колективного водопостачання, зображений приклад очищення води за допомогою уфіолетових ламп. УФ-стерилізатори нейтралізує всі відомі хвороботворні мікроорганізми з великим запасом надійності. Кишкова паличка, бацила дизентерії, збудники холери і тифу, віруси гепатиту і грипу, сальмонела, цисти Giardia lamblia і Cryptosporidium гинуть при дозі опромінення менше 10 мДж/см2. Тим часом, лампи сучасних стерилізаторів забезпечують дозу опромінення не менше 30 мДж/см.

Використання хлору в цілях знезараження питної води поступово відходить у минуле. Ультрафіолетова очищення води актуальна для тих випадків, коли питна вода надходить не з централізованою, а з локальної системи водопостачання, де існує ймовірність зараження шкідливими бактеріями.

Рисунок 3.3  Очистка води за допомогою Ультрафіолетової лампи

За допомогою ультрафіолетових ламп сьогодні виконується знезараження в системах загального та господарського водопостачання, додаткове знезараження стічних вод, що сприяє поліпшенню екології. Ультрафіолет активно використовується для очищення води, яка є сировиною в харчовій, фармацевтичній та хімічній промисловості.

Бактерицидну обробку води ультрафіолетом активно застосовують в сферах тваринництва і птахівництва, використовують у ветеринарії. Ультрафіолетові лампи працюють на фермах з розведення риб, в акваріумах і басейнах, де в умовах відсутності "проточною" води можуть активно розвиватися бактерії.

Широка поширеність методу Уф-знезараження пояснюється такими його перевагами, як:

  1.  універсальність і ефективність впливу на різні мікроорганізми;
  2.  екологічність, безпечність для життя і здоров'я людини;
  3.  відносно низька ціна;
  4.  невисокі експлуатаційні витрати;
  5.  низькі капітальні витрати;
  6.  простота обслуговування установок [28].

Найпоширенішими сучасними реагентними методами знезараження води є хлорування та озонування, але по ряду характеристик вони поступаються УФ-опромінення. Для наочності проведемо порівняння цих методів.

3.4 Знезараження питної колодязної (криничної) води дезінфікація колодязя (криниці)

1. Для дезінфекції визначають об’єм  води в колодязі в кубічних метрах.

2. Перед дезінфекцією необхідно відкачати воду з колодязя.

3. Колодязь повністю звільняють від води, проводять чистку дна від мулу, бруду, сміття та випадкових предметів. Стінки колодязя чистять механічним способом від забруднень, обростання та, у разі необхідності, ремонтують.

4. Вибраний з колодязя бруд та мул поміщають у яму на відстані не менш ніж 20 м від колодязя на глибину 0,5 м, заливають 0,2 % (за активним хлором) розчином  та закопують.

5. Поверхню стінок зруба колодязя зрошують, використовуючи при цьому розпилювачі, наприклад, гідропульт, 0,015 % (за активним хлором) розчином, час знезараження (експозиція) – 60 хвилин. Обов’язковою умовою дезінфекції є повне зволоження поверхні, що обробляється.

6. Чекають, доки колодязь наповниться водою до звичайного рівня, після чого дезінфікують підводну його частину об’ємним способом 0,0025 % (25 мг активного хлору на 1 дм3 (л) води).

7. Після внесення деззасобу в колодязь закривають його на 2 години, не допускаючи забір води з нього.

8. По закінченні вказаного періоду відкачують воду із колодязя до зникнення різкого запаху хлору. [8].

Знезараження води в колодязі (криниці):

1. Визначення необхідної дози хлору для знезараження води здійснюють шляхом пробного хлорування. Ефективною вважається кількість засобу, при внесенні якої виявляється запах хлору.

Після визначення шляхом пробного хлорування дозу активного хлору для во-ди, що знезаражується, розраховують згідно даних таблиці та вносять необхідну кількість деззасобу для конкретного об’єму води.

2. Дезінфекційний засіб вносять безпосередньо в об’єм води, що знезаражується. При відсутності запаху в дослідній пробі дозу активного хлору збільшують до 3-6 мг на 1 дм3. Через 30 хвилин визначають в пробах води запах хлору. У випадку різкого запаху в дослідній пробі воду відкачують до зникнення різкого запаху [10].

4 РОЗРАХУНОК ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ СТЕРИЛІЗАЦІЇ ВОДИ

4.1 Дезінфекція шахтних колодязів

Вода в колодязях, що використовується для господарсько-питних потреб повинна бути епідемічно безпечною, нешкідливою за хімічним складом та приємною за органолептичними властивостями.

Дезінфекцію колодязів здійснюють:

а) за епідеміологічними показами:

  1.  при інфікуванні води патогенними та умовно-патогенними збудниками;
  2.  при потраплянні у воду колодязів стічних вод, фекалій, трупів тварин тощо.

б) з профілактичною метою:

  1.  після проведення ремонту, очищення колодязя;
  2.  по закінченні будівництва нового колодязя.

При дезінфекції колодязів за епідеміологічними показами проводять:

  1.  попередню дезінфекцію колодязя;
  2.  очищення колодязя;
  3.  повторну дезінфекцію колодязя.

При дезінфекції колодязя з профілактичною метою проводять:

  1.  очищення колодязя;
  2.  дезінфекцію колодязя [31].

Перед проведенням дезінфекції колодязя визначають у ньому об'єм води (м3) шляхом множення площі перетину колодязя (м2) на глибину водяного стовпа (м).

Площа перетину колодязя буває циліндричної, квадратної чи прямокутної форми зрубу.

Площу перетину колодязя квадратної чи прямокутної форми зрубу визначають шляхом множення ширини на довжину перетину колодязя.

Площу перетину колодязя циліндричної форми зрубу визначають за формулою (4.1):

S = 3,14 · R2,      (4.1)

де S  площа перетину колодязя (м2);

R   радіус перетину колодязя (м);

3,14  постійний числовий коефіцієнт.

Глибину водяного стовпа вимірюють за допомогою мотузки з вантажем або чистої рейки, які опускають у воду і за допомогою метра або вимірювальної рулетки встановлюють довжину водяного стовпа.

Коли глибина водяного стовпа в колодязі дорівнює 3 м, радіус перерізу 0,5 м, то об'єм води в колодязі буде:

3 · 0,52 · 3,14 = 3 · 0,25 · 3,14 = 2,35 3).

Дезінфекцію колодязів і води проводять дезінфекційними засобами, які дозволені до використання Міністерством охорони здоров'я України.

Дезінфекція колодязя за епідеміологічними показниками:

1. Попередня дезінфекція колодязя

Зовнішню та внутрішню частини зрубу колодязя зрошують з гідропульту 5 % розчином хлорного вапна із розрахунку 0,5 л на 1 м2 поверхні зрубу, або іншим засобом, який зареєстрований у встановленому порядку та дозволений до використання в Україні.

Дезінфекцію підводної частини колодязя здійснюють об'ємним методом. Для цього визначають об'єм води в колодязі і розраховують необхідну кількість дезінфектанту з розрахунку 100-150 мг активного хлору на 1 л води в колодязі (100-150 г активного хлору на 1 м3 води). Для розрахунку необхідної кількості препарату використовують формулу (4.2):

P = ECH · 100/H,       (4.2)

де Р  кількість дезінфекційного засобу (г), необхідного для дезінфекції колодязя;

E  об'єм води у колодязі (м3);

C  задана концентрація активного хлору у воді колодязя (г/м3);

H  вміст активного хлору у дезінфектанті (%);

100 постійний числовий коефіцієнт.

Якщо в хлорному вапні міститься 25 % активного хлору, то для 3 м3 води, виходячи із розрахунку 150 г активного хлору на 1 м3 води, сухого порошку препарату необхідно:

P = 3 · 100 · 150/25 = 1 800 (г) = 1,8 (кг).

Визначену необхідну кількість дезінфектанту розчиняють у невеликому об'ємі води у відрі до одержання однорідної суміші, поступово додаючи воду і добре перемішуючи суміш. Після цього, відро з отриманим розчином, прив'язаним мотузкою, занурюють декілька разів в колодязь, поступово порціями виливаючи розчин хлорного вапна для кращого його змішування з водою в колодязі і перемішують протягом 15-20 хвилин чистою рейкою, або опускаючи і піднімаючи відро. Після цього колодязь цілком закривають кришкою на 6 годин, не дозволяючи забір води з нього.

2. Очищення колодязя

Після попередньої дезінфекції колодязь цілком звільняють від води, очищають від сторонніх предметів, що потрапили до нього, та накопиченого мулу. Стінки очищають механічним шляхом від забруднень та обростання.

Вибраний із колодязя бруд та намул завантажують у яму на відстані не менше 20 м від колодязя та на глибину 0,5 м. Вміст ями заливають 10 % розчином хлорного вапна та закопують.

Зруб очищеного колодязя при необхідності ремонтують, після чого зовнішню та внутрішню частини зрубу зрошують з гідропульту 5 % розчином хлорного вапна із розрахунку 0,5 л на їм 2 поверхні зрубу.

3. Повторна дезінфекція колодязя

Після очищення, дезінфекції зрубу та наступного заповнення колодязя водою до звичайного рівня, здійснюють повторну дезінфекцію колодязя об'ємним методом. Повторно визначають об'єм води у колодязі та розраховують за вищенаведеною формулою необхідну кількість хлорного вапна (Р) із розрахунку 100-150 г активного хлору на їм 3 води в колодязі (100-150 мг активного хлору на 1 л води).

Після внесення необхідної кількості дезінфікуючого розчину у колодязь, воду в ньому перемішують протягом 15-20 хвилин, колодязь закривають на 6 годин. Забір води протягом цього часу не проводиться.

Після закінчення зазначеного терміну визначають наявність залишкового хлору у воді. За його відсутності чи заниженому вмісті в колодязь додають 1/4 або 1/3 початкової кількості засобу і очікують ще 3-4 години. Після цього відбирають пробу води та направляють у лабораторію територіальної санітарно-епідеміологічної станції для бактеріологічного та фізико-хімічного контролю.

У випадку виявлення великої кількості залишкового хлору або для прискорення зникнення різкого запаху хлору у воді проводять відкачування води будь-яким механічним способом або вносять гіпосульфіт натрію. Необхідну кількість гіпосульфіту натрію визначають дослідним шляхом з проби, відібраної з криниці, або вносять орієнтовно 100 мг гіпосульфіту натрію на 1 літру води [32].

Профілактична дезінфекція колодязя

При дезінфекції колодязя з профілактичною метою попередню дезінфекцію не проводять.

Дезінфекцію колодязя здійснюють об'ємним способом після попереднього очищення колодязя та дезінфекції зрубу.

Профілактичне знезараження води у колодязі за допомогою дозуючого патрона.

Постійне і безперервне хлорування води може бути досягнуте застосуванням методу дифузного хлорування з використанням дозуючих патронів.

Профілактичне знезараження води у колодязі за допомогою дозуючого патрона проводять:

1) в осередках кишкових інфекцій, в т.ч. після проведення дезінфекції колодязя, для попередження поширення інфекції через колодязну воду, до ліквідації осередку;

2) при невідповідності санітарним вимогам якості води у колодязі за мікро-біологгічними показниками (колі-титр менше 100, колі-індекс більше 10, мікробне число більше 1000) та наявності фізичних і хімічних ознак забруднення (мутності, невластивого воді запаху і присмаку, зростання вмісту хлоридів, аміаку, нітритів та окислюваності)  до з'ясування джерела забруднення та проведення відповідних санітарних заходів.

Дозуючий патрон являє собою посудину циліндричної форми, виготовлену із пористої кераміки (шамотної глини, інфузорної землі) у відповідності із встановлю-ним стандартом місткістю 250, 500 і 1000 см3.

Для визначення кількості препарату, необхідного для заповнення патрона, визначають:

- об'єм води у колодязі;

- дебіт води у колодязі;

- кількість води, що розбирається із колодязя (шляхом опитування населення);

- хлорпоглинальність води.

Кількість препарату, необхідного для заповнення патрона, розраховують за формулою (4.3):

X1  0,007X2 + 0,08X3 + 0,02X4 + 0,14X5,     (4.3 )

де X кількість препарату, що підлягає завантаженню у патрон (кг);

X2  об'єм води у колодязі (м3);

 Х3  дебіт води у колодязі (м3/год);

Х4  водорозбір (м3/добу);

Х5  хлорпоглинальність (мг/л).

Формула наведена для розрахунку кількості ДТСГК, що містить 52 % активного хлору при температурі води 17-18 °С. При використанні хлорного вапна (25 % активного хлору) розраховану кількість препарату слід збільшити у 2 рази.

Якщо вміст активного хлору в ДТСГК або хлорному вапні інший  роблять перерахунок.

При температурі води у колодязі 4-6 °С кількість хлорвмісного препарату, необхідну для дезінфекції води у колодязі, визначену за наведеною вище формулою, збільшують у 2 рази.

Орієнтовна кількість активного хлору, що виділяється із патрона протягом 1 години, наведена у таблиці 4.1.

Якщо об'єм води в колодязі 3,1 м3, дебіт  0,5 м3/год, хлорпоглинальність води  0,3 мг/л, населення розбирає близько 3,5 м3 води протягом доби, то необхідна кількість ДТСГК для даного колодязя складатиме:

X1 = 0,07·3,1 + 0,08·0,5 + 0,02·3,5 + 0,14·0,3  0,369 (кг) = 369 (г).

Для хлорного вапна, що містить 25 % активного хлору, розрахунок проводять за наведеною формулою, але розрахункову кількість препарату збільшують у 2 рази.

При іншому вмісті активного хлору в препараті необхідно провести перерахунок за формулою (4.4):

Х = 52 · Х1/С,       (4.4)

де, X  необхідна кількість препарату (г або кг);

Х1 кількість 52 % ДТСГК, необхідна для хлорування (г або кг);

С концентрація активного хлору в препараті, який використовується для хлорування води (%).

Таблиця 4.1  Орієнтовна кількість активного хлору, що виділяється із патрона протягом 1 години, заповненого хлорним вапном або ДТСГК

Ємність патрона, см3

Місткість у патроні дезінфікуючого препарату, г

Вмісг активного хлору в дезінфікуючому препараті,%

Кількість активного хлору,що виділяється з патрона, мг/год

ДТСГК

Хлорне вапно

ДТСГК

Хлорне вапно

1000

600

52

25

200

100

500

300

52

25

100

50

250

150

52

25

50

25

Згідно проведених розрахунків для заповнення патрона необхідно 500 г ДТСГК при вмісті 52 % активного хлору; в наявному препараті міститься 38 % активного хлору. В даному випадку проводять наступний перерахунок:

Х = 52 · 500/38 = 684 (г.)

Відповідно до проведених розрахунків необхідної кількості препарату, підбирають патрон відповідної місткості або декілька патронів малої місткості.

Патрони оглядають на ймовірність наявності тріщин і занурюють в посудину з водою на 3-5 годин для витіснення повітря з його пор.

Патрон наповнюють необхідною кількістю хлорвмісного дезінфікуючого засобу (хлорним вапном, гіпохлоритом кальцію тощо) відповідно до проведених розрахунків, додають 100-300 мл води та ретельно перемішують до утворення однорідної суміші, після чого закривають патрон керамічною чи гумовою пробкою та підвищують у колодязі на 50 см нижче рівня води та 20-50 см від дна колодязя в залежності від висоти водяного стовпа. Вільний кінець мотузки закріплюють на зрубі колодязя.

Ефективність знезараження води у колодязі з використанням дозуючого патрона залежить від багатьох чинників, зокрема, від якості води у колодязі, інтенсивності водообміну у ньому, від ступеня пористості патрона та якості використовуваного препарату, що містить хлор, тощо. Тому для отримання надійного та стійкого дезінфікуючого ефекту необхідний систематичний контроль за концентрацією залишкового активного хлору у воді колодязя, за її мікробіологічними показниками та періодичністю заміни патрона.

Контроль за концентрацією залишкового активного хлору у воді колодязя необхідно проводити через 6 годин після внесення у колодязь дезінфікуючого патрона, а після цього не рідше 1 разу на тиждень, перевіряти також мікробіологічні показники якості води. При концентрації залишкового хлору у воді із колодязя (через 6 годин після внесення патрона)  нижче за 0,3 мг/дм3 необхідно внести у воду колодязя додаткові патрони з наступним відповідним контролем ефективності знезаражування, при концентрації залишкового активного хлору у воді більше 0,5 мг/дм3 та при наявності різкого запаху хлору видаляють з колодязя поступово по одному патрону до тих пір, доки величина залишкового хлору у воді не буде меншою ніж 0,5 мг/дм3.

Тривалість продуктивної дії дозуючих керамічних патронів складає 30 днів, після чого знижується швидкість виділення активного хлору за рахунок зменшення концентрації його в препараті і закупорки пор патрону карбонатом кальцію.

Через 30 діб проводять перезарядження патронів: патрон видаляють з колодязя, звільняють від залишків дезінфекційного препарату і ретельно промивають водою.

Для розчинення карбонату кальцію, звільнення від нього пор і поверхні патрона, в залежності від масивності нальоту його занурюють на 3-6 годин у слабкий розчин оцтової кислоти (концентрація 1:250).

Після очищення патрон можна заповнювати дезінфектантом і використовувати повторно. Вологі патрони при перезарядженні забороняється зберігати при температурі нижче 0 °С, оскільки замерзання води у порах веде до їх руйнування та виведення патрона з ладу [33].

Виконують знезараження води у колодязі за допомогою дозуючого патрона тільки фахівці територіальної санітарно-епідеміологічної станції чи дезінфекційної станції згідно договору з власником колодязя та на підставі відповідного припису.

Запобіжні заходи

Всі роботи з дезінфекційними засобами потрібно проводи в спецодязі, окулярах, захистивши шкіру рук гумовими рукавичками, дотримуючись правил з охорони праці та техніки безпеки відповідно до вимог інструкції із застосуванням відповідного дезінфекційного засобу та «Правил з охорони праці працівників дезінфекційної справи і з утримання дезінфекційних станцій, дезінфекційних відділів, відділень профілактичної дезінфекції санітарно-епідемічної станції …», затверджених МОЗ 09.02.79 № 1963-79 [31].

Визначення дебіту води у колодязі

Вимірюють глибину водяного стовпа в колодязі, відкачують швидко воду протягом певного часу, наприклад, 10 хвилин, і реєструють тривалість часу, протягом якого відновився рівень води у колодязі. Розраховують дебіт води у колодязі, використовуючи формулу (4.5):

                             Д = V · 60/ t,     (4.5)

де,  Д  дебіт води в колодязі (л/год);

V об'єм води у колодязі, яку відкачали (л);

 60 числовий коефіцієнт;

t сума тривалості часу, протягом якого відкачували воду і тривалості часу, протягом якого відновився рівень води.

Протягом 10 хвилин відкачали 18 відер води кожне ємністю 10 л, протягом 20 хвилин рівень води відновився. У даному випадку дебіт води складатиме:

180 · 60/10+20 = 360 (л/год),

Якщо рівень води залишився постійним, дебіт складатиме:

180 · 60/10 = 1 080(л/год).

Визначення хлорпоглинальності води

До 1 літру досліджуваної води добавляють 1 % розчин хлорного вапна або ДТСГК з розрахунку 2 мг/л активного хлору при прозорій колодязній воді і до 3-5 мг/л при мутній колодязній воді.

Вміст посудини ретельно перемішують і щільно закривають пробкою. Через 30 хвилин визначають кількість залишкового хлору у воді. Хлорпоглинальність води визначають шляхом встановлення різниці між кількістю внесеного в посудину активного хлору і кількістю його у воді після 30-хвилинного контакту.

Відповідно до даних проведеного лабораторного контролю хлорного вапна вміст активного хлору складає 27 %. Для приготування 10% просвітленого (маточного) розчину хлорного вапна проводять наступні розрахунки:

100 г хлорного вапна  27 г активного хлору

X г хлорного вапна -25 г активного хлору

25 · 100/27 = 2 500/27 = 92,6 (г).

Отже, для приготування 1 літри 10 % просвітленого (маточного) розчину хлорного вапна необхідно 92,6 г хлорного вапна з вмістом активного хлору 27 %, для 10 л  925 г хлорного вапна.

При приготуванні розчинів хлорного вапна необхідно дотримуватись вимог Регламенту із застосування наведеного препарату.

Робочий 1 % розчин хлорного вапна в кількості 1 л готують шляхом розчинення 100 мл 10 % просвітленого (маточного) розчину хлорного вапна в 900 мл холодної води при інтенсивному перемішуванні протягом 1-2 хвилин.

Вносимо 1 % розчин хлорного вапна з розрахунку 2,0 мг/л активного хлору. Після 30-хвилинного контакту вміст активного хлору у воді 1,5 мг/л, хлорпоглинальність становить: 2,0 - 1,5 = 0,5 ( мг/л) [32].

4.2 Знезараження води при децентралізованому водопостачанні із застосуванням дезінфекційного засобу «Жавель-Клейд»

Засіб «Жавель-Клейд» застосовують при децентралізованому водопостачанні для знезараження колодязної, артезіанської та іншої (річкової, озерної, ставкової) води, яка має каламутність не більше 9 мг/дм3 поглинання хлору  не більше 8 мг/дм3, не містить осаду та планктону при температурі від +4 ºС і вище.

При проведенні дезінфекції колодязя за епідеміологічними показами здійснюють попередню дезінфекцію, очищення, повторну дезінфекцію колодязя, при дезінфекції колодязя з профілактичною метою - дезінфекцію здійнюють об'ємним способом після попереднього очищення колодязя та дезінфекції зрубу.

Для знезараження забрудненої води (річкової, озерної, ставкової тощо) необхідно 10 мг активного хлору на 1 дм3 води. Вміст залишкового вільного хлору повинен складати 1,4-1,6 мг/ дм3 через 30 хвилин після розпаду таблетки (таблеток). Для видалення надлишку хлору та можливих побічних хлоровмісних вуглеводнів після знезараження рекомендується фільтрація води через активоване вугілля, інші сорбентти або кип'ятінням протягом 1 хвилини.

Режими знезараження води засобом «Жавель-Клейд» наведенно в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2  Режими знезараження води

Обєкт знезараження

Вода, яка не потребує очищення (прозора,і безбарвна колодязна, артезіанська, тощо)

Концентрація розчину засобів (за активним хлором), %

0,0002-0,0006

Кількість активного хлору, що вводиться, мг/дм3

2-6

Вільний залишковий хлор, мг/дм3

0,3-0,5

Кількість таблеток

1

Обєм води, дм3

750-250

Термін знезараження, хв

30

Визначення необхідної дози хлору для знезараження води здійснюють шляхом пробного хлорування. Для цього беруть 3 ємності, кожну заповнюють водою об'ємом 1 дм3, вносять дезінфекційний засіб із розрахунку 2, 4, 6 мг активного хлору для чистої води або 5, 10, 15 мг для фільтрованої каламутної і кольорової води. Воду ретельно перемішують і через 30 хвилин визначають наявність запаху хлору у воді. Ефективною вважається кількість засобу, при внесенні якої через 30 хвилин у воді виявляється запах хлору. Якщо запах дуже сильний, то необхідно повторити хлорне хлорування, зменшивши вдвічі кількість засобу або збільшивши об'єм води. Воду, яка не потребує очищення (колодязну, каптажну, артезіанську тощо) та відповідає за санітарно-хімічними показниками вимогам до питної води при децентралізованому водопостачанні, після знезараження засобом дозволяється використовувати для пиття, технічних та господарсько-побутових потреб [33].

5 РОЗРАХУНОК ЕКОНОМІЧНОЇ ОЧИСТКИ ВОДИ ФІЛЬТРІВ З ПІЩАНИМ ТА АНТРАЦИТОВИМ ЗАВАНТАЖЕННЯМИ

5.1 Порівняльна характеристика фільтруючих завантажень

Порівнюємо ефективність використання антрацит–фільтрату та кварцового піску. Розрахунок економічної очистки води виконаний на підставі даних установлених у результаті експериментальних досліджень.

Завантаження фільтра антрацитом - вугілля Донецької марки А

Техніко-економічні показники наведені в таблиці 5.1 [34].

Таблиця 5.1 – Техніко-економічні показники фільтрів з різними завантаженнями на Міжгірному гідровузлі

Показник

Фільтруюче завантаження

Антрацит

Пісок

Тривалість фільтроциклу, год

72

24

Інтенсивність промивання (витрата води л/сек. м2)

7,5

13

Час промивання, хв.

7

10

Кількість фільтруючого завантаження, що завантажує, т

150

340

Вартість завантаження, грн./т

3 500

2 000

Вартість електроенергії, грн./кВт/год.

0,196

Втрати завантаження при промиванні за рахунок дробленність й стиранності, %

0,25

4,5

5.2 Вартість фільтруючого завантаження

Вартість піщаного фільтрату розрахуємо за формулою (5.1):

Сп/фільт= Скп  М                                              (5.1)

де Сп/фільт  – вартість піщаного фільтрату, грн.;

Скп – вартість 1 тонни кварцового піску, грн./т;

М - маса фільтрату, т;

Вартість 1 тонни кварцового піску – 2 000 грн. Розрахунок проводився на вагу фільтрату 340 т.

Сп/фільт =2 000 · 340 = 680 000 (грн.)

Розрахунок вартості втрат піску виконаємо за формулою (5.2):

Свтр/п = Пгод  Скп,                                              (5.2)

де Свтр/п  – вартість втрат піску, грн.;

Пгод – втрати піску при промиванні в рік, т;

Скп – вартість 1 тонни кварцового піску, грн./т;

При цьому втрати піску при промиванні становлять 4,5 % у рік або 15,3 тонн у рік. Вартість заповнення втрат піску складе:

Свтр/п =15,3  2 000 = 30 600 грн.

Річну вартість кварцового піску для одного фільтра розрахуємо за формулою (5.3):

Срік/піску = Сп/фільт + Сп/п,                                      (5.3)

де Срік/піску – річна вартість кварцового піску для одного фільтра, грн.;

Сп/фільт – вартість піщаного фільтрату, грн.;

Сп/п – вартість втрат піску, грн.;

Отже, річна вартість кварцового піску для одного фільтра складе:

Срік/піску = 680 000 + 30 600 = 710 600 грн.

Вартість антрацитового фільтрату розрахуємо за формулою(5.4):

Са/фільт = Са.ф М,                                           (5.4)

де Са/фільт – вартість антрацитового фільтрату, грн.;

Са.ф – вартість 1 тонни антрацитового фильтрата, грн./т;

М - маса фільтранта для одного фільтра, т;

Вартість 1 тонни антрацитового фільтрату 3 500 грн. Вага фільтранта для одного фільтра – 150 тонн.

Тому, вартість фільтранта складе:

Са/фільт= 3 500 · 150 = 525 000 грн.

Вартість втрат антрацитового фільтранта розрахуємо за формулою(5.5):

Свтр/а = Па.ф Са.ф,                                            (5.5)

де Свтр/а-вартість втрат антрацитового фільтрата, грн.;

Па.ф – втрати антрацитового фільтрату в рік, т;

Са.ф – вартість 1 тонни антрацитового фільтрату, грн./т;

Втрати антрацитового фільтрату в рік становлять 0,25 % або 0,375 тонн. Вартість втрат складе:

Свтр/а = 0,375 · 3 500 = 1 312 грн.

Річну вартість антрацитового фільтрату для одного фільтра розрахуємо за формулою (5.6):

Срік/а = Са/фільт + Свтр/а,                                         (5.6)

де Срік/а – річна вартість антрацитового фільтрату для одного фільтра;

Са/фільт – вартість антрацитового фільтрату, грн.;

Свтр/а – вартість втрат антрацитового фільтрату, грн.;

Отже, річна вартість антрацитового фільтрату для одного фільтра складе [34]:

Срік/а = 525 000 + 1 312 = 526 312 грн.

5.2.1 Вартість електроенергії, затрачуваної на промивання фільтруючого завантаження

Вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання фільтра з піщаним завантаженням розрахуємо за формулою (5.7):

Зелектор/п = Е · Екв,                                               (5.7)

де Зелектр/п – вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання фільтра з піщаним завантаженням, грн.;

Е – кількість спожитої електроенергії - за 1 промивання, кВт;

Екв – вартість 1 кВт. грн.;

Для промивання фільтра із кварцовим піском використовуються два насоси марки d 3200/33А потужністю 315 кВт, час роботи насосів – 10 хвилин.

Кількість спожитої електроенергії – 105 кВт за 1 промивання.

Вартість 1 кВт – 0,37 грн.

Тому, вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання складе:

Зелектр/п = 105 · 0,37 = 38,85 грн.

Загальну вартість спожитої електроенергії насосами за одне промивання фільтра з піщаним завантаженням в рік розрахуємо за формулою (5.8):

Се.заг/п = Зелектр/п · Вкл,                                            (5.8)

де Се.заг/п  – вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання фільтра з піщаним завантаженням за рік, грн.;

Зелектр/п – вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання фільтра з піщаним завантаженням, грн.;

Вкл. – кількість включень насосів за рік;

Насоси включаються через кожні 24 години, тобто 365 разів у рік.

Отже, загальна вартість спожитої електроенергії за рік складе:

Се.заг/п = 38,85  365 = 14 180 грн.

Вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання антрацит фільтрату розрахуємо за формулою (5.9):

 

Зелектр/а = Е · Екв,                                               (5.9)

де Зелектр/а – вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання антрацит фільтрату, грн.;

Е – кількість спожитої електроенергії - за 1 промивання, кВт;

Екв – вартість 1 кВт. грн.;

Для промивання фільтра з антрацитовим завантаженням використовуються також 2 насоси, один насос працює 7 хвилин, інший 3,5 хвилини. Загальна кількість спожитої електроенергії – 55,125 кВт.

Тому, вартість електроенергії за одне промивання:

Зелектр/а = 55,125  0,37 = 20,39 грн.

Загальну вартість спожитої електроенергії в рік розрахуємо за формулою (5.10):

Се.заг/а= Зелектр/а · Вкл,                                         (5.10)

де Се.заг/а – вартість електроенергії, спожитої насосами промивання антрацит-фільтранта за рік, грн.;

Зелектр/а – вартість електроенергії, спожитої насосами за одне промивання антрацит-фільтранта, грн.;

Вкл. – кількість включень насосів за рік;

Насоси включаються через 72 години, тобто 122 рази за рік [34].

Отже, загальна вартість спожитої електроенергії за рік складе:

Се.заг/а = 20,39  122 = 2 487 грн.

5.2.2 Вартість води, що витрачається на промивання фільтрів

Вартість води, що йде на промивання фільтра із завантаженням кварцового піску в рік розрахуємо за формулою (5.11):

Зв.рік /п= Рводи/п · СВ,                                      (5.11)

де Зв.рік/п – вартості води, що йде на промивання фільтра із завантаженням із кварцового піску в рік, грн.;

Рводи/п – витрата води на одне промивання фільтра із завантаженням із кварцового піску,м3;

СВ – собівартість 1 м3 води, грн.

При швидкості промивання 13 л/с.м2 для одного промивання фільтра із завантаженням із кварцового піску витрачається 920 м3 або 33580 м3 у рік.

Собівартість 1 м3 води – 2, 89 грн.

Тому, вартість води на промивання в рік складе:

Зв.рік /п = 335 800  2,89 = 970 462 грн.

Вартість води, що йде на промивання фільтра з антрацитовим завантаженням у рік розрахуємо за формулою (5.12):

Зв.рік /а = Рводи/а СВ,                                    (5.12)

де Зв.рік/а – вартості води, що йде на промивання фільтра з антрацитовим завантаженням у рік, грн.;

Рводи/а – витрата води на одне промивання фільтра з антрацитової завантаженням, м3;

СВ – собівартість 1 м3 води, грн.

При швидкості промивання 7,5 л/с.м2 для одного промивання фільтра з антрацитовим завантаженням 371 м3 або 45 261 м3 у рік [34] складе:

Зв.рік/а= 45 261 2,89 = 130 804 грн.

5.2.3 Фактичні витрати при експлуатації фільтрів з піщаним і антрацитовим завантаженнями

Витрат для фільтруючого завантаження із кварцового піску розрахуємо за формулою (5.13):

Зп = Срік/піску + Се.заг/п + Зв.рік/п,                                    (5.13)

де Зп – витрати для фільтруючого завантаження із кварцового піску, грн..;

Срік/піску – річна вартість кварцового піску для одного фільтра, грн..;

Се.заг/а – вартість електроенергії, спожитої насосами за рік, грн..;

Зв.рік/п – вартості води, що йде на промивання фільтра із завантаженням із кварцового піску в рік, грн.

Отже, витрати для фільтруючого завантаження із кварцового піску складуть:

Зп = 710 600 + 14 180 + 970 462 = 1 695 242 грн.

Витрати для фільтруючого завантаження з антрацитового фільтрата розрахуємо за формулою (5.14):

За= Срік/а+ Се.заг/а + Зв.рік/а ,                                      (5.14)

де За – витрати для фільтруючого завантаження з антрацит-фільтрата, грн.;

Срік/а – річна вартість антрацит-фільтрата для одного фільтра, грн..;

Се.заг/а – вартість електроенергії, спожитої насосами за рік, грн.;

Зв.рік/а – вартості води, що йде на промивання фільтра з антрацитовим завантаженням у рік, грн.;

Тому, витрати для фільтруючого завантаження з антрацит-фільтрата складуть:

За = 526 312  + 2 487  + 130 804  = 659 603 грн.

Зіставлення річних витрат на використання фільтра з антрацитовим завантаженням  та з піщаним завантаженням представлені в таблиці 5.2 [34].

Таблиця 5.2  Річні експлуатаційні витрати при фільтрів

Показник

Завантаження фільтра

антрацитова

піщана

1. Вартість завантаження фільтра, грн.

525 000

680 000

2. Річне заповнення втрат завантаження, грн.

526 312

710 600

3. Вартість витрат електроенергії на промивання завантаження, грн.

2 487

14 180

4. Вартість води, використовуваної для промивання фільтрів, грн.

130 804

970 462

РАЗОМ:

1 184 603

2 375 242

Слід зазначити, що вартість води, використовуваної на промивання розрахована за собівартістю очищеної води, а не за відпускною ціною для підприємств в розмірі 4,62 грн /м3.

Було розглянуто два варіанти для завантаження фільтра: антрацитом та кварцевим пісоком. Кварцевий пісок дешевший, ніж антрацит, але для очищення води потрібно використовувати більшу кількість піску, ніж антрациту.  В результаті вартість завантаження піску є більш вигідним, в порівнянні з антрацитом на  155 000 грн.

Для повторного використання завантаження фільтра, потрібно його промивати водою. В цьому випадку витрати антрацит будуть меншими, ніж на кварцовий пісок.

В даному випадку більш економічно доцільним є використання антрацитового завантаження.


висновки

В дипломній роботі наведено теоретичні узагальнення та аналіз експериментальних даних щодо еколого-економічних показників стерилізації колодязних води, проведення дезінфікування води.

На підставі досліджень зроблено такі основні висновки:

  1. встановлено та проаналізовано високий рівень забрудненої колодязної води стічними скидами котелень, господарсько-побутовими стоками та тепловим забрудненням, теплове є найбільш шкідливим, адже викликає зміни термічного та біологічного режиму;
  2. проаналізовано методи очистки колодязної води: хлорування, озонування, уф-стерилізація. Метод хлорування є найбільш розповсюдженим у всьому світі, через його простоту і високу знезаражуючу дію стосовно патогенних мікроорганізмів, але після його використання у воді утворюються хлорорганічні сполуки (ХОС) високого ступеня токсичності та сумарної мутагенної активності хлорованої питної води, що в багато разів перевищує ризик виникнення онкологічних захворювань. Озонування широко використовують в Європі, в Україні на Дніпровській водопровідній станції Києва. З гігієнічної точки зору  це найкращий метод. Він має багато переваг над хлоруванням, не впливає на організм людини, але все ж таки уф-стерилізація вважається ще кращим методом, тому що цей метод екологічний, безпечний для життя і здоров’я людини, він має не високу ціну і низькі капітальні затрати;
  3. наведено показники, які визначають до споживання води, це окисленість, жорсткість, залізо, сульфати та хлориди, фториди, аміак, нітрати, нітрити, розчинений кисень, сірководень;
  4. показано, що забруднена вода не придатна для споживання людиною, не може бути застосовуватися при водопостачанні та водоспоживанні;
  5. досліджено вплив на здоровя людини при використанні методів очистки колодязних вод;
  6. проведено дезінфекцію колодязної води за епідемічними показниками та з профілактичною метою;
  7. в розділі «Розрахунок економічної ефективності» було зроблено наступне: було розраховано економічну ефективність антрацит-фільтрату у порівнянні з кварцевим піском; визначено вартість фільтруючих завантажень; дослідженно фактичні витрати при експлуатації фільтрів з піщаним та антрацитовим завантаженнями.


СПИСОК використаних джерел

  1.  Семенюк Н.В. Екологія людини. Підручник. – Хмельницький: ТУП, 2002. – 171с.
  2.   Хижняк М.І., Нагорна А.М. Здоров’я людини та екологія. – Київ: Здоров’я, 1995. – 232 с.
  3.   Залеський І.І., Клименко М.О. Екологія людини: Підручник. – Київ: Видавничий центр “Академія”, 2005. – 287с.
  4.   Горєв Л. М., Пелешенко В. І., Хільчевський В. К. Гідрохімія України. – Київ: Вища школа, 1995. – 307 с.
  5.  Левківський С. С., Падун М. М. Раціональне використання і охорона водних ресурсів. – Київ: Либідь, 2006. – 280 с.
  6.   Хільчевський В. К., Осадчий В. І., Курило С. М. Основи гідрохімії. – Київ: Ніка-Центр, 2012. – 312 с.
  7.   Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природнього середовища. –  Київ: Знання, 2000. – 272 с.
  8.   Шматковский В. И. Водоснабжение. Колодцы. Насосы. Насосные станции. Москва: АОЗТ «АСТВ ТРАСТ», 1998. – 499 с.
  9. Доболюбов Н. Н. Проектирование и строительство буровых колодцев. – Минск: Урожай, 1964. – 30 с.
  10.   Платонов О. А. Колодец. Русский образ жизни. – Москва: Институт русской цивилизации, 2007. – 352 с. 
  11.   Шушковська С.В. Хлорорганічні сполуки у питній воді та їх вплив на здоров’я населення. – Київ: 2011. – 151с.
  12.   Красовский Г. Н., Егорова Н.А. Хлорирование воды как фактор повышенной опасности для здоровья населения.  – Москва: Гигиена и санитария, 2003. – 237 с.
  13.   Кузубова Л.И., В.Н. Кобрина Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование). – Новосибирск: Высшая школа, 1996. – 132 с.
  14.  Запольський А. К., Салюк А. І. Основи екології. Підручник. – Київ: Вища школа, 2001. – 358 с.
  15.  М. О. Шульга, І. Л. Деркач, О. О. Алексахін. Інженерне обладнання населених місць. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 259 с.
  16.  Мазаев В.Т., Шлепнина Т.Г., Мадрыгин В.И. Контроль качества питьевой воды. – Москва: Колос, 1999. – 168 с.
  17.  Возіанов О.Ф. Харчування та здоров’я населення України. Підручник. – Київ: – Журнал Академії медичних наук України, 2002. – 657 с.
  18.  Атаманчук П.С., Мендерецький В.В., Панчук О.П., Чорна О.Г. Безпека життєдіяльності. Підручник. – Київ: Центр учбової літератури, 2011. – 276 с.
  19.  Худолій В. В., Мізгорьов І. В. Екологічно небезпечні чинники. – Київ: Основа, 1996. – 230 с.
  20.  Александров В. Д., Ємельянов В. І. Отруйні речовини. Москва: Воениздат, 1990. – 310 с.
  21.  Комплексное использование и охрана водных ресурсов. / Под редакцией О.А. Юшманова. - М.: Агропромиздат, 1985 – 234 с.
  22.   Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1985. – 298 с.
  23.   Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков. / Под редакцией В.Н. Соколова. - М.: Стройиздат, 1992. – 260 с.
  24.   Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984. 120 с.
  25.  Сніжко С.І. Оцінка та прогнозування якості природних вод: Підручник. – К.: Ніка-центр, 2001. – 264 с.
  26.  Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Підручник. – Львов: Химия, 1987. – 208 с. 
  27.   Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод: Підручник / За ред. А.К. Запольського. – Київ: Лібра, 2000. – 552 с. 
  28.   Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природних вод. – Москва: Высшая школа, 1986 – 352 с.
  29.   Рябцев А. Н. Ультрафиолетовое излучение. – Москва: Большая Российская энциклопедия, 1998. – 760 с. 
  30.   Гурінович А.Д. Системи питного водопостачання з водозабірними свердловинами: планування, проектування, будівництво та експлуатація. – Мінськ: Технопрінт, 2004. – 247 с.
  31.   Яковлев С.В. Комплексне використання водних ресурсів. Підручник. – Москва: Вища школа, 2005. – 348 с.
  32.   Самойлов В.С. Колодязі, свердловини, водопровідні мережі. Москва: Аделант, 2007. 352 с.
  33.   Запольський А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води: Підручник. - К.: Вища школа, 2005. - 671 с.
  34.  Душин Б.І. Порівняльний аналіз господарської діяльності підприємств: Навчальна допомога з курсовому й дипломному проектуванню / Під ред. акад. А. І. Бабусина. – Х.: Держ. аерокосм. ун-т «Харьк. авіац. ін-т», 1999. - 47 с.


Додаток А

Технічне завдання

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут екології та екологічної кібернетики

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри ЕЕБ, д.т.н., професор

___________________ В. Г. Петрук

           (підпис)

“___” ______________ 2015 р.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

на дипломну роботу

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА СТЕРИЛІЗАЦІЇ КОЛОДЯЗЬНИХ ВОД     

                      

за напрямом 7.04010601 – «Екологіята охорона навколишнього середовища»

08-48.ДР.124.01.000 ПЗ

спеціалізація «Техногенно-екологічна безпека»

Керівник бакалаврської дипломної роботи: к.т.н., ст.викл.

_______________ Петрук Р. В.

                  (підпис)

“___” __________ 2015 р.

Розробив: студент гр. ЕКО14-сп

_________________  Юр В. В.

               (підпис)

“___” __________ 2015 р.

Вінниця ВНТУ 2015

1. Підстава для проведення робіт.

Підставою для виконання роботи є наказ №____ ВНТУ від ______2015р., та індивідуальне завдання на ДР, затверджене протоколом №____ засідання кафедри ЕЕБ від  _____________ 2015 р.

2. Мета і призначення роботи.

Метою роботи  обґрунтування рівня екологічної безпеки  стерилізації води.

3. Статистичні дані для проведення робіт.

Методика дезінфекції шахтних колодязів.

4. Методи дослідження

Для розрахунків еколого-економічних збитків був використаний MS Excel.

5. Етапи роботи і терміни їх виконання

  1.  Розробка технічного завдання – 1 тиждень;
  2.  Огляд літератури – 1 тиждень;
  3.  Значення води для здоров’я людини – 1 тиждень;
  4.  Методи стерилізації води – 1 тиждень;
  5.  Розрахунок еколого-економічних показників стерилізації води – 1 тиждень;
  6.  Економічна частина – 1 тиждень;
  7.  Оформлення пояснювальної записки та графічної частини – 1 тиждень.

         6. Обговорення результатів проведених досліджень.

Захист бакалаврської дипломної роботи “                 2015 р

7. Вимоги до розробленої документації

  1.  Пояснювальна записка;
  2.  Графічна частина.

8 Порядок приймання роботи

Початок розробки                             " __ "  _______ 2015 р.

Граничні терміни виконання, ДР  " __"   _______  2015 р.

Розробив студент групи ЕКО14-сп  __________ Юр В. В                   


Додаток Б

Деякі показники якості води

Таблиця Б.1   Деякі показники якості води

Регіони

Горанична концентрація, мг/дм3

Клас небезпечності

Шкідлива дія у разі надлишку

ВОЗ

USEPA

ЄС

СанПін

Алюміній (Al)

0,2

0,2

0,2

0,5

2

Нетротоксична дія

Барій (Ba)

0,7

2

0,1

0,1

2

Лейкемія

Залізо (Fe)

0,3

0,3

0,2

0,3

3

Захворювання печінки, крові, сердця, алергія

Кадмій (Cd)

0,003

0,005

0,005

0,001

2

Нирокові розлади, бронхіт, анемія, Ракові захворювання

Калій (K)

12

Гіпертонія

Кальцій (Ca)

100

Сечокамяна хвороба, гіпертонія

Магній (Mg)

50

Склероз, гіпертонія

Марганець (Mn)

0,5

(0,1)

0,05

0,05

0,1

3

Елибріотоксична дія

Мідь (Cu)

2(1)

1-1,3

2

1

3

Гепатит, анемія

Мишяк (As)

0,01

0,05

0,01

0,05

2

Злоякісні пухлини шкіри та легень, ураження нервової системи

Натрій (Na)

200

200

200

2

Гіпертонія, ураження серця, ракові захворювання

Нікель (Ni)

0,02

0,02

0,1

3

Хвороби серця, печінки

Нітрати (NO3)

50

44

50

45

3

Метгімоглобонемія (синдром синюшне немовля)

Нітрити (NO2)

3

3,3

0,5

3

2

Токсикологічна дія

Ртуть

0,001

0,002

0,001

0,0005

1

Порушення функцій нирок, нервової системи

Свинець (Pb)

0,01

0,015

0,01

0,03

2

Діє на центральну нервову, репродуктивну системи та нирки, викликає гіпертонію

Селен (Se)

0,01

0,05

0,01

0,01

2

Діє на центральну нервову систему, викликає подразнення слизової оболонки та дерматит

Сульфати (SO42-)

250

250

250

500

4

Діарея, жов чокамяна хвороба

Фосфор (P)

0,0001

1

Захворювання кісткового апарату

Фториди (F-)

1,5

2-4

1,5

1,5

2

Флюороз (руйнування зубів, скелету)

Хлориди (Cl-)

250

250

250

350

4

Гіпертензія, сердцево-судинні розлади

Хром (Cr3+)

0,1

0,05

0,5

3

Розлади печінки та нирок, діє на шкіру та систему травлення

Ціаніди (CN-)

0,07

0,2

0,05

0,035

2

Ушкодження щитоподібної залози  та центральної нервової системи

Цинк (Zn)

3

5

5

5

3

Порушення обмінних функцій

Бенхопірен

0,7

0,2

0,01

0-5

1

Руйнування нирок, печінки, онкологія

Поверхнево-активні речовини (ПАР)

500

Мутагенні дія

Пестициди

0,5

400

2

Діє на центральну нервову систему, дихальну систему, нирки та печінку, імовірна причина раку

Додаток Г

Вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання

Таблиця Г.1  Вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання

Показники якості

Україна

ГДК (водо-господарське значення)

Норми

ВООЗ (Всесвітня Організація Охорони Здоровя)

США

Франція

Германія

Алюміній

0,2(0,5)

0,5

0,2

1

0,2

Мутність

0,29

Не норм.

2,9

0,58

1,16

Окислюваність

4

Не норм.

Відсутні

5

Жорсткість

7(10)

Не норм.

Відсутні

Сульфати

250

500

250

250

240

Хлориди

250

250

100

200

250

Хлороформ

60

60

200

100

Пестициди

0,1

4

2

0,2

0,1

Арсен

0,01

0,05

0,01

0,05

0,1

0,01

Свинець

0,01

0,03

0,01

0,015

0,05

0,04

рН

6,5-8,5

Не норм.

6,5-8,5

6,5-8,5

6-9

6,5-9,5

Марганець

0,1

0,1

0,1

0,05

0,05

0,05

Залізо

0,3

0,3

0,3

0,3

0,2

0,2

СПАР

Відсутні

Не норм.

0,5

Нафтопродукти

Відсутні

0,1

Не норм.

Феноли

Відсутні

0,001

Не норм.

0,0005

Кадмій

Відсутні

0,001

0,003

0,005

0,005

0,005

Нітрити

Відсутні

3,3

3

3,3

0,1

Ціаміди

Відсутні

0,035

0,07

0,2

0,05

0,05

Хром (-6)

Відсутні

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

Бензопірен

Відсутні

0,005

0,7

0,2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63022. Основы иврита. Грамматика 4.88 MB
  Не пугайтесь, ивритская речь на самом деле мягкая и певучая, и все знакомые нам гласные звуки в ней имеются. Просто на письме они обозначаются немного специфическим образом. Существуют два вида письма на иврите - с огласовками и без.
63025. Складання і розвязування прикладів на додавання і віднімання. Задачі на знаходження суми. Вимірювання довжини відрізка. Створення з кольорового паперу орнаментів геометричних форм у квадраті 32.3 KB
  Для цього виконайте мої завдання які написані на квітці семицвітці. Виконаємо всі завдання чарівника та розчаклуємо країну Математику. Актуалізація опорних знань учнів Щоб розчаклувати країну Математики ви повинні відривати...