Введение к работе
1.1. Актуальность работы
Повышение роли экологических факторов в решении проблем рационального природопользования осуществляется по приоритетным направлениям: борьба с загрязнением природной среды за счет повышения степени безопасности технологий захоронения, переработки и утилизации отходов и снижения негативного воздействия их на водные объекты; создание экологически чистых технологий с оптимальным водопотреблением; рациональное использование водных ресурсов.
В связи с ухудшением качества воды в водоемах - источниках водоснабжения, также с ужесточением требований новых нормативных документов к санитарной надежности питьевой воды применяющиеся на водопроводных очистных сооружениях традиционные технологии очистки во многих случаях оказываются не в состоянии обеспечить требуемое ее качество.
Система водопользования городов и населенных пунктов, включающих в себя комплекс инженерных сооружений по забору воды, транспортировке, очистке и отводу их, тесно связана с окружающей средой, испытывает сама и оказывает антропогенное воздействие на открытые водоемы.
Наблюдаемый рост водопотребления в городах объективно ведет к увеличению количества сточных вод, резкому повышению расходов на проектирование, строительство и эксплуатацию систем водоснабжения и водоотведения.
Существующие методы обработки характеризуются большими объемами реагентов, используемыми в технологической цепочке осветления воды, значительным количеством неутилизированных отходов и высокими удельными сбросами загрязнений после очистки воды в. виде сточных вод. Это создает серьезную проблему не только в связи с ужесточением требований природоохранных органов к сооружениям по очистке воды, но и с резко возрастающими размерами платы за сбросы.
Следует также добавить, что на эффективность обработки отрицательно влияют испытываемый многими водоочистными станциями дефицит реагентов, гидравлическая перегрузка и низкий уровень оснащенности приборами контроля и автоматики.
Учитывая вышеуказанное, необходима разработка новых решений по созданию высокоэффективных технологий на основе состава вод, поступающих на очистные сооружения водопровода, и глубокого анализа существующих методов очистки воды.
Поэтому экологически и экономически актуальным является изыскание способов водоподготовки без значительных капитальных затрат и достижением качества, удовлетворяющим требованиям ГОСТ и СанПиН на питьевую воду и природоохранным нормативам.
Работа выполнялась в рамках федеральной программы "Развитие особо - охраняемого эколого-курортного региона Российской Федерации - Кавказских Минеральных Вод (Постановление Совета Министров Правительства РФ N 1063 от 23 октября 1993 г.) и Краевой целевой программы "Обеспечение населения Ставропольского края питьевой водой".
1.2. Цели и задачи.
Целью работы является теоретико - экспериментальное обоснование работы сезонно - регулируемого водохранилища на р, Эшкакон как предварительного отстойника и создание высокоэффективной с экологической и экономической точек зрения ресурсосберегающей схемы водоподготовки для хозяйственно-питьевых целей г. Кисловодска.
В соответствии с постановленной целью намечено решить следующие задачи: -проанализировать опыт работы аналогичных регулируемых
водохранилищ;
исследовать скорость движения воды по створам и глубинам для определения расхода воды из водохранилища;
обобщить движение взвешенных и влекомых наносов, определить заиление регулируемого водохранилища и рассчитать срок его эксплуатации;
исследовать возможность использования воды из Эшкаконского водохранилища для безреагентной обработки воды на очистных сооружениях в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения;
на основе положений теории коагуляции и флокуляции определить наиболее эффективный коагулянт при очистке низкотемпературной воды Эшкаконского водохранилища;
разработать математическую модель водохранилища как предварительного отстойника для внедрения АСУ в технологическую схему водоподготовки;
разработать рекомендации по корректировке технологической схемы отбора и подачи воды из Эшкаконского водохранилища для хозяйственно-питьевых целей г. Кисловодска и прилегающих районов.
1.3. Научная новизна работы.
Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден эколога -экономический способ отбора воды из более светлых слоев в зависимости от уровня сработки или наполнения водохранилища на реке Эшкакон;
получены аналитические зависимости скорости движения взвешенных, влекомых и донных наносов;
предложена математическая модель водохранилища, позволяющая при внедрении АСУ водоснабжения получить высокую надежность
. эксплуатации и управляемость технологии реагентной обработки воды во время паводков и ливневых дождей;
- практически доказана возможность режима работы Эшкаконского
водохранилища и очистных сооружений водоподготовки без реагентной
обработки в течении 7-9 месяцев в году.
1.4. Практическая значимость работы.
Разработан технологический регламент по эксплуатации регулируемого водохранилища на реке Эшкакон в зависимости от уровня сработки, связанного с определением расходов воды из него для целей водоснабжения и санитарных попусков;
Обоснованы показатели мутности воды на разных уровнях в водохранилище в период межени и паводка;
Разработаны мероприятия по отбору воды из водозаборных окон сооружений в период межени и паводка для улучшения работы фильтрационных сооружений;
Разработаны рекомендации по изменению технологической схемы очистки низкотемпературной воды с применением коагулянта оксихлорида алюминия, водный раствор, при водоподготовке на очистных сооружениях "Эшкакон" в период паводка;
Результаты работы исследованы и прошли испытания и обоснованно позволяют принять решение по модернизации технологической схемы очистных сооружений водопровода с целью уменьшения расхода реагентов и снижения сбросов в отрытые водоемы на очистных сооружениях МПП "Водоканал" г. Кисловодска.
1.5. Реализация работы.
Разработан и внедрен технологический регламент по эксплуатации регулируемого водохранилища на реке Эшкакон и технологическая схема водоподготовки воды из регулируемого Эшкаконского водохранилища на водопроводных очистных сооружениях Муниципального производственного предприятия по эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства г.Кисловодска Ставропольского края.
1.6. Апробация работы.
Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на:
Научных семинарах кафедры "Водоснабжения и водоотведения" Ростовского государственного строительного университета 1996-2000 гг.
Международной научно-практической конференции Ростовского государственного.строительного университета г. Ростов - на -Дону 1997, 1998,1999,2000 г.
IV Международная научно-практическая конференция "Экология и экономика" Ростовская государственная экономическая академия г. Ростов-на-Дону 1998 г.
1.7. На защиту выносятся.
Результаты анализов наблюдений за качественными изменениями состава воды в водохранилище на реке Эшкакон и выявление примесей в воде используемой для хозяйственно-питьевых целей г. Кисловодска и прилегающих районов Карачаево - Черкесская Республика.
Исследования по определению скорости движения воды в
водохранилище, температуры, расходы воды из водохранилища. Влияние
процесса осаждения наносов и формирование тела заиления мертвого
объема водохранилища влияющего на нормальную его работу в целях
использования для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Экспериментально - теоретические исследования отбора воды из водохранилища из верхних более чистых слоев в период межени и паводка с определением наиболее оптимальных условий ввода реагентов в обрабатываемую воду на очистных сооружениях. Рекомендации по практическому воплощению результатов выполненных исследований. Расчеты экономической эффективности применения технологической схемы очистки низкотемпературной воды с применением оксихлорида алюминия в период паводка и безреагентной обработке в период межени. Разработка и
внедрение АСУ в технологию водоподготовки при помощи математического моделирования Эшкаконского водохранилища.
1.8. Объем и структура диссертации.