SURFACE SOURCES OF CENTRALIZED DRINKING WATER SUPPLY: THEIR PURIFICATION FROM BIOCONTAMINATION AND PURIFIACTION EFFICIENCY DETERMINATION (WITH THE CITY OF SIMFEROPOL TAKEN AS AN EXAMPLE)

Full Text

Одним из показателей, определяющих качество воды в поверхностном источнике централизованного водоснабжения в процессе ее подготовки, а также после очистки на водопроводных очистных сооружениях (ВОС), является содержание природных органических соединений (ПОС). Наличие в воде ПОС оказывает влияние прямым или косвенным образом на кинетику агрегации коллоидных примесей [1-5]. Кроме первичных природных органических соединений, в поверхностных водах присутствуют продукты жизнедеятельности микроорганизмов - растворимые органические соединения разной природы. Они приводят к образованию нежелательных вторичных продуктов окисления, когда при водоподготовке используют предварительную, промежуточную и заключительную стадии хлорирования [2]. Вторичные продукты хлорирования являются токсичными хлорорганическими соединениями, опасными для здоровья человека. Хлорорганические соединения практически не удаляются на последующих стадиях водоподготовки и увеличивают токсичность питьевой воды [3]. Оценку качества источников питьевого водоснабжения, т.е. воды, прошедшей очистку на ВОС и эффективность их работы по удалению органических соединений, выполним по показателю перманганатной окисляемости (ПО), который является одним из параметров, характеризующих эффективность техноло- Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 36 ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ гического процесса водоподготовки. Если показатели мутности, цветности и взвешенных веществ находятся в пределах регламентирующих нормативных документов РФ (СанПиН 2.1.4.10704-01), а перманганатная окисляемось превышает допустимое значение, то при определении дозы коагулянта ее следует учитывать согласно п.9.15 СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Определение перманганатной окисляемости является не только способом установления концентрации органических веществ, но в сочетании с другими показателями, например с цветностью, может использоваться при установлении их природы [6]. Представление относительно характера органических соединений, содержащихся в воде, можно получить при сравнении отношения цветности и окисляемости [7]. Остаточное содержание органических загрязнений способствует образованию комплексных соединений с металлами, взаимодействующими с водой, что также оказывает негативное влияние на здоровье человека [3]. В опубликованных работах многих исследователей проведена оценка эффективности водоподготовки на основе выявленных закономерностей по перманганатной окисляемости и изменения качества исходной воды в процессе ее очистки. Так, в работе Л.И. Кантора эффективность очистки по показателю ПО Северного ковшового водопровода МУП «Уфаводоканал» составила от 40,8 до 47 %. При этом, используя анализ временных рядов, были выделены из данных аналитических наблюдений тренд-циклическая, сезонная и случайная составляющие показателя ПО [8]. В исследованиях А.О. Родиной представлены эмпирические формулы для расчета эффективности работы отдельных сооружений ВОС г. Вологды по основным показателям качества обрабатываемой воды [9]. Для определения влияния того или иного показателя необходимо иметь представление и о других не менее значимых качественных показателях питьевых источников централизованного водоснабжения (ИЦВ) и резервуаров чистой воды (РЧВ). В табл. 1 приведены данные качественного состава воды по показателям мутность, цветность, рН из ИЦВ и РЧВ г. Симферополя за период с 2001 по 2009 гг., а также нормативные требования СанПиН 2.1.4.1074-01 по этим показателям. Таблица 1 Данные качественного состава воды из ИЦВ и РЧВ г. Симферополя Показатель Содержание в исходной воде Содержание в РЧВ Требования СанПиН 2.1.4.1074- 01 к питьевой воде Симферопольское водохранилище Партизанское водохранилище Межгорное водохранилище Аянское водохранилище РЧВ Симферопольского гидроузла РЧВ Партизанского гидроузла РЧВ Межгорного гидроузла Мутность, мг/л 1-27 2,4-78 4-30 0,25-9,5 0,25-2 0,5-2,2 0,5-1,5 Не более 1,5 (2) Цветность, град 1-40 7-70 20-40 2-25 5-11,4 5-13 7-15 Не более 20 (35) рН 7,2-8,7 7,75-8,25 7,9-8,3 7,28-8,3 7,1-8,5 7,44-8,15 7,6-7,8 6-9 Рис.1. Источники водоснабжения г. Симферополя Данные, приведенные в табл. 1, графически представлены на рис. 1, где показаны диапазоны изменения качественного состава (мутность, цветность, ПО) в ИЦВ, указана производительность и схема очистки воды на ВОС разных гидроузлов (ГУ) г. Симферополя. 37 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 А.К. Стрелков, Е.Е. Котовская, С.Ю. Теплых Проанализировав данные, представленные в табл. 1 и на рис. 1, можно заключить следующее: воды Симферопольского и Межгорного водохранилищ являются маломутными и средней цветности, воды Партизанского водохранилища - средней мутности и средней цветности, а воды Аянского водохранилища - маломутные и малоцветные. Показатели качества воды (табл. 1) по мутности, цветности после очистки (вода в РЧВ) соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01. Очистные сооружения Симферопольского, Партизанского, Межгорного гидроузлов представляют собой двухступенчатую схему очистки: горизонтальные отстойники и скорые фильтры с применением коагулянтов (сернокислый алюминий) и флокулянтов (полиакриламид). Для обеззараживания воды применяется хлорирование (установки гипохлорита Na, бактерицидные лампы). Вода Аянского гидроузла очистке не подвергается, применяется только обеззараживание при помощи бактерицидных ламп, и подается на ВОС Симферопольского гидроузла, по пути следования вода отбирается для водоснабжения населенных пунктов Салгирской Долины. В летний период вода до Симферопольских ВОС не доходит, так как полностью отбирается населенными пунктами Салгирской долины. В нормативных документах Всемирной организации здоровья (ВОЗ) [10] и Европейского Союза (ЕС) [11] требования к питьевой воде более строгие, чем требования нормативных документов РФ, которые регламентирует СанПиН 2.1.4.10704-01. Требования по содержанию органических соединений, определенных по перманганатной окисляемости, в воде источников централизованного питьевого водоснабжения в РФ определены ГОСТ 2761-84* (табл. 2). Для воды, прошедшей очистку на ВОС, содержание органических соединений, определенных по перманганатной окисляемости, приведено в табл. 3. Содержание органических загрязнений по показателю перманганатная окисляемость в воде четырех источников централизованного водоснабжения г. Симферополя: Симферопольское, Партизанское, Межгорное и Аянское водохранилища, а также в резервуарах чистой питьевой воды гидроузлов на этих водохранилищах за период с 2002 по 2013 гг. было определено при помощи стандартных статистических методов с применением законов распределения, которые связывают возможные значения ПО с вероятностью их появления. В качестве примера (табл. 4) приведены данные по содержанию органических загрязнений в воде Межгорного водохранилища. Полученные результаты обработки статистических данных сведены в табл. 5, в которой представлены минимальные (ПОmin) и максимальные (ПОmax) значения, среднее квадратическое отклонение σПО, математическое ожидание М(ПО) и аналитический закон распределения органических загрязнений для четырех источников централизованного водоснабжения г. Симферополя. На рис. 2 - 5 представлены функции плотности распределения для четырех источников централизо- Рис. 2. Функции плотности распределения значений ПО для воды из Симферопольского водохранилища, предельное значение ПОlim=7 мгО2/л Рис. 3. Функции плотности распределения ПО для воды из Межгорного водохранилища, предельное значение ПОlim=7 мгО2/л Область значений ПО, превышающих лимитирующее значение на уровне 7 мгО2/л Условные обозначения Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 38 ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ Рис. 4. Функции плотности распределения ПО для воды из Партизанского водохранилища Рис. 5. Функции плотности распределения ПО для воды из РЧВ Аянского водохранилища Таблица 2 Классификация качества воды поверхностных источников централизованного питьевого водоснабжения по ГОСТ 2761-84* Показатель Класс качества I II III Перманганатная окисляемость, мгО2/ дм3 7 15 20 Таблица 3 Требования нормативных документов для питьевой воды Показатель Нормативный документ СанПиН 2.1.4.10704-01 ВОЗ и ЕС Перманганатная окисляемость, мгО2/ дм3 ≤5 ≤2 Таблица 4 Значения содержания перманганатной окисляемости в воде Межгорного водохранилища Месяц 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. Январь 6,4 6,6 6,6 7 7 7 6,4 6,4 Февраль 6,4 6,6 6,7 7 7 6,7 6,4 6,8 Март 6,6 6,7 6,7 7 6,8 6,7 6,3 6,4 Апрель 6,3 6,4 6,7 7,1 7 6,6 6,4 7,6 Май 6,4 6,4 6,7 7 7,2 6,5 6,3 7 Июнь 6,7 6,4 7 7 7,2 6,5 6 7 Июль 7,6 6,4 7 7,2 7 6,6 6 7 Август 7 6,5 7 7 7,3 6,6 6,3 7,12 Сентябрь 6,6 6,4 7,1 7,2 7 6,8 5,8 7 Октябрь 6,7 6,6 6,7 7,2 6,7 6,6 6 7,12 Ноябрь 6,4 6,5 6,8 7,1 6,8 6,5 6 7,12 Декабрь 7 6,8 6,8 7 7 6,4 6,4 7,1 Примечание. Данные центральной производственной лаборатории Симферопольского филиала ГУП РК «Вода Крыма». 39 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 А.К. Стрелков, Е.Е. Котовская, С.Ю. Теплых Таблица 5 Сводная таблица результатов обработки значений ПО для четырех источников централизованного водоснабжения г. Симферополя ПОmin ПОmax M(ПО) σПО Закон распределения Симферопольское водохранилище 2 9 4,646 1,591 Партизанское водохранилище 2,94 5,52 4,041 0,592 Межгорное водохранилище 5,8 7,6 6,656 0,346 Аянское водохранилище 0,6 4,8 2,381 1,009 f

About the authors

Alexandr K. STRELKOV

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Elena Ye. KOTOVSKAYA

Crimean Federal University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Svetlana Yu. TEPLYKH

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files