Введение

Преддипломную практику мы проходили на Муниципальном  унитарном предприятии “ Водоканал “, а именно на одном из его отделений Ленинской очистной водопроводной насосно-фильтровальной станции.

         Муниципальное унитарное предприятие “ Водоканал ” г. Омска – одно из крупнейших предприятий водопроводно-канализационного хозяйства России. Обслуживая одну из основных систем жизнеобеспечения миллионного города – систему водопровода и канализации – коллектив “ Водоканала “ несёт высокую ответственность за благополучие и здоровье жителей города, обеспечение его санитарной и экологической чистоты, охрану окружающей водной среды.

            “ Водоканал “ – одно из старейших предприятий города. Его история началась в 1912 г., когда в Омске был построен первый водопровод. Он состоял из водозабора, насосной станции и трубопровода с водозаборными будками, в  которых будочники продавали воду.

                Предприятие росло и расширялось вместе с городом. Сегодня “ Водоканал “ полностью отвечает требованиям, предъявляемым к одному из ведущих предприятий жилищно–коммунального хозяйства  миллионного города.  Это  -  гигант-монополист   со множеством подразделений и служб в разных районах Омска.

                  Задача предприятия – обеспечение  населения г. Омска  и пригородных посёлков Крутая Горка и Береговой качественной питьевой водой, обеспечение промышленных предприятий и организаций города водой для производственных нужд и целей пожаротушения, а также оказание услуг по приему, отводу и очистки сточных вод.

                   Предприятие эксплуатирует переданную ему  муниципалитетом на правах хозяйственного ведения и оперативного управления собственность города и работает при этом на полном хозяйственном расчёте.

                     В ведении “ Водоканала “ находится 3 водозаборных станции общей мощностью более  700 тыс. м^3 в сутки, более 1400 км сетей водопровода и 940 км сетей канализации, два  комплекса очистных сооружений канализации в Омске и поселке Крутая Горка, 74 водопроводных  и 57 канализационных насосных станций, более 800 водозаборных колонок и 2500 пожарных гидрантов, 7 городских фонтанов.

                       Обслуживание громадного хозяйства и решение задач по водоснабжению и водоотведению города обеспечивает коллектив предприятия численностью более 2600 человек. Директор предприятия – Леонов Геннадий.

 

Характеристика природных вод как исходного сырья.

              Источником природных вод для водоснабжения г. Омска  является открытый водоём – р. Иртыш, качество воды которого в значительной степени определяется сбросами расположенных выше г. Омска по течению реки населенными пунктами.

              Вода реки многокомпонентная динамическая система, в состав которой входят газы, минеральные и органические  вещества, находящиеся в истинно растворённом, коллоидном и взвешенном состоянии, а также микроорганизмы.

               Из растворённых газов могут присутствовать: кислород, азот, углекислый газ. Их содержание зависит от их природы, парциального давления, температуры, состава водной среды и других факторов. Кислород поступает из атмосферы воздуха, а также образуется в результате фотосинтеза  водорослями органики и неорганических веществ. Резкое уменьшение содержания кислорода в воде по сравнению с нормальным свидетельствует о её загрязнении.

                Растворённый углекислый газ появляется в результате биохимических  процессов окисления органических веществ в водоёмах, дыхания водных организмов.

              Взвешенные вещества попадают в воду  в результате смыва твёрдых частиц верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних и осенних паводков, а также размыва русел. Взвеси обуславливают мутность воды.               

                  Самыми значительными поставщиками органических веществ в природную воду является почвенный и торфяной гумус, продукты жизнедеятельности и разложения растительных и животных  организмов, сточные воды бытовых и промышленных предприятий.

                    Гидрофлора  водоёма определяется макро- и микрофитами. В результате фотосинтеза увеличивается содержание растворённого в воде кислорода, снижается  концентрация свободной углекислоты, происходит процесс самоочищения водоёма. Однако, при массовом растворении микрофитов в тёплое время года наблюдается цветение водоёма, кроме того, отмирание и разложение микрофитов ухудшает органолептические свойства воды: вода обогащяется органическими веществами, появляется запах.

                  Бактерии и вирусы из числа патогенных, т.е. паразиты, живущих  на живом субстрате могут вызвать разные заболевания. В неблагоприятных условиях  бактерии могут  образовывать споры, которые могут сохраняться в жизнеспособном состоянии сотни лет и прорастать в благоприятных условиях.

                  Самоочищение воды от бактериальных загрязнений  происходит за  счёт сложного комплекса физических, химических и биологических факторов, чему способствует разбавление загрязнений большой массой воды, перемешивание, оседание взвесей, влияние солнечного света, аэрация и т.д. Под  влиянием протекающих в воде биохимических процессов погибают патогенные  микробы. Разрушающе действуют на бактерии также бактериофаги, микробы-антагонисты, антибиотики органического происхождения.

                  Однако, естественные факторы очищения источников не обеспечивают надлежащего качества воды, потребляемой для хозяйственно-питьевых нужд. В связи с этим практически всегда нужна дополнительная обработка воды для придания ей таких качеств, которые наиболее полно удовлетворяли бы запросы потребителя. Поэтому дальнейшее включение воды в работу производится только после получения удовлетворительных результатов лабораторных исследований.

 

Физико – химические основы очистки природных вод.

 

        На сооружениях водоподготовки г. Омска для очистки речной воды применены отстойники и фильтры. Примеси в речной воде, обуславливающие ёё мутность и цветность, отличаются малыми размерами, в следствии чего простым отстаиванием и фильтрацией удалить их из воды практически невозможно. Для повышения эффективности процессов фильтрации и осаждения в очищаемую воду вводят реагенты – коагулянты и флокулянты. Под их действием происходит укрупнение коллоидных и взвешенных частичек, интенсифицируются процессы отстаивания, фильтрования. По характеру процессов, протекающих при очистки воды, метод очистки следует классифицировать как  физико-химический с применением в разных сочетаниях реагентов.

       Коагулянты – низкомолекулярные, неорганические или органические электролиты (ионы солей), приводящие к слипанию между собой частиц, загрязняющих воду.

      К флокулянтам относят неорганические или органические высокомолекулярные соединения (полимеры), объединяющие на каждой из своих макромолекул по несколько загрязняющих воду частиц.

       Вода с загрязняющими её компонентами – это дисперсная система, где  вода – дисперсная среда, примеси  - дисперсная фаза.       

       По размеру частиц (степени дисперсности) дисперсные системы делятся на :

1. грубодисперсные (взвеси, суспензии, эмульсии)
2. высокодисперсные (коллоидные растворы)

Поверхность большинства коллоидов природных вод заряжена отрицательно. При введении в дисперсную систему флокулянтов или коагулянтов (несущих положительный заряд  на своей поверхности) заряд частиц компенсируется, силы отталкивания ослабевают.

       В качестве коагулянта на станции водоподготовки г. Омска применялся сернокислый алюминий, а теперь применяют флокулянт  анионнго типа ВПК- 402, который вызывает образование крупных хлопьев без обработки примесей воды коагулянтами.

      Рабочие дозы реагентов подбираются методом пробного флокулирования в лабораторных условиях. Практика показала, что на 1 мг. ВПК- 402 приходится 400 мг. Задержанных взвешенных веществ.

 

Подготовка питьевой воды на очистных сооружениях водопровода.

 

            Ленинская очистная водопроводная насосно-фильтровальная станция (ЛОВС) обеспечивает бесперебойное  снабжение населения качественной питьевой водой и производственное водоснабжение предприятий города. На городских очистных сооружениях водопровода осуществляется очистка и обеззараживание заборной из Иртыша  воды и её подача с помощью насосных станций в разводящую сеть города.

            Система подготовки питьевой воды включает в себя  сложные технологические процессы. Забор воды осуществляется двумя водозаборами руслового типа (водозабор  “Заря”) и ковшевого типа (водозабор “Падь”).

                   Насосная станция  “Заря” была введена в эксплуатацию в 1949 г. Ёё проектная мощность составляла 162 тыс. м^3 в сутки, фактическая подача воды к настоящему времени после нескольких реконструкций достигает 396 тыс. м^3  в сутки.  Проектная мощность водозабора “Падь”, введённого в строй в 1976 г. , составляет  594 тыс. м^3  в сутки, фактически станция работает в режиме от 209 тыс. м^3 до 440 тыс. м^3 в сутки.

                   На каждом из водозаборов установлена система автоматического дозирования флокулянта ВПК-402. В дальнейшем на очистных сооружениях в речной воде загрязняющие вещества при взаимодействии с флокулянтом образуют крупные хлопья и удаляются в процессе отстаивания и фильтрации.

                   Очистные сооружения  фильтровальной станции имеют 3 параллельные технологические линии. На данный момент  I блок выведен из эксплуатации и реконструируется  под станцию очистки промывной воды  от фильтров и отстойников с последующей подачей очищенной воды в резервуары чистой воды и ликвидацией сброса промывных вод в р. Иртыш.

                  Поступающая  во II и III блоки очищаемая вода последовательно проходит первичное обеззараживание газообразным хлором в смесителях и отстаивание в горизонтальных отстойниках со встроенными камерами хлопьеобразования зашламлённого типа, где происходит взаимодействие загрязнений с реагентами, укрупнение взвесей и выпадение осадка.

                   После отстаивания вода поступает на скорые фильтры, где оставшиеся взвеси задерживаются слоями фильтрующего материала. После вторичного хлорирования вода поступает в резервуары чистой воды. По мере необходимости в период паводка производится профилактическое хлорирование на районных насосных станций.

                 До 1998 г. для очистных сооружений водопровода была характерна высокая себестоимость процесса  очистки питьевой воды из-за применения дорогого реагента сернокислого алюминия, высоких утечек воды из не исправной запорнорегулирующей арматуры, не оптимальности процессов промывки фильтров и отстойников.

               В 1995-98 г.г. проводились целенаправленные исследовательские работы по освоению новых технологий и реагентов с целью повышения эффективности работы очистных сооружений и улучшения качества питьевой воды.

             Наиболее существенным достижением стало внедрение нового химического реагента флокулянта ВПК – 402.  В товарном виде ВПК – 402 представляет собой вязкую жидкость жёлтого цвета.  В нормальных условиях флокулянт  не имеет запаха, привкуса, малотоксичен, хорошо растворим в воде.

              Применение сернокислого алюминия – коагулянта имело ряд недостатков. При разгрузке-загрузке коагулянта и его транспортировке по городу происходило загрязнение  атмосферы пылью сернокислого алюминия. Имели место трудности с поддержанием качества питьевой воды в зимнее время, когда в холодной воде с пониженной мутностью процессы коагуляции шли слабо. При этом с целью обеспечения качества питьевой воды повышался удельный расход коагулянта и хлора и, следовательно, содержание алюминия, свободного и связанного хлора в питьевой воде и промывных водах фильтров, сбрасываемых  в р. Иртыш.

           С применением флокулянта таких проблем не стало. Результаты применения ВПК – 402 показали что:

• Резко уменьшилась бактериологическая загрязнённость очищенной воды;
•  “Водоканал”  получил возможность проработать план мероприятий по внедрению на ЛОВС технологии повторного использования промывных вод фильтров с ликвидацией их сброса в водоём;
• С внедрением ВПК-402 исчезла зависимость качества очистки питьевой воды от её температуры;
• Внедрение ВПК-402 принесло значительный экологический эффект.

Флокулянт, попадающий в водоём с промывными водами, абсолютно безвреден. До его внедрения в водоём ежегодно попадало до 8 тыс. тонн коагулянта.

    Сегодня очистные сооружения водопровода обеспечивают полное соответствие качества воды санитарно – гигиеническим нормативам. Высокое качество питьевой воды подтверждается результатами лабораторных исследований химико-бактериологической лаборатории  водопровода  МУП “Водоканал”  и центров Госсанэпиднадзора.

         В последние годы в сложных  экономических условиях специалисты “Водоканала” вынуждены активно работать над внедрением  новых  отечественных  и зарубежных технологий и реагентов, разработка которых даёт значительную экономию средств и позволяет снабжать город качественной водой.  

 

 

Система контроля качества питьевой воды.

                  Залог здоровья и безопасности жителей большого города – соответствие качества питьевой воды санитарно – гигиеническим нормативам.

         Качество питьевой воды контролируется непрерывно на всех  этапах ёё подготовки и транспортировки от источника водоснабжения до потребителя на всех этапах  технологической цепи.

             Функции контроля качества питьевой воды осуществляется химико– бактериологической  лабораторией водопровода ( ХБЛВ )

              Работа  ХБЛВ построена в строгом соответствии с нормативными документами под контролем органов Госсанэпиднадзора .

              С января 1999 г. вступили в силу новые федеральные стандарты обеспечения и контроля качества питьевой воды, разработанные с учётом рекомендаций Всемирной организации здравоохранения.

               С 1999 г. ХБЛВ перешла на работу в условиях повышенных требований СанПиН и ГОСТ.

                На основе нормативных документов федерального уровня с учетом экологического состояния р. Иртыш на предприятии разработана по согласованию с органами Госсанэпиднадзора индивидуальная рабочая программа лабораторно- производственного контроля питьевой воды.

 

           Ежедневно на  очистных сооружениях и сетях  водопровода  отбирается порядка  60 проб воды и проводится более 1000 анализов всего по более чем 40 показателям. Особо строгий “паводковый “ режим контроля  вводится на весенне-летний период.

          Лаборатория укомплектована  специалистами химиками и бактериологами, современным оборудованием  и методиками лабораторных исследований. Лаборатория работает в тесном сотрудничестве  с техническими службами предприятия. При обнаружении в результате лабораторных  исследовании несоответствия качества питьевой воды нормативам  на очистных  сооружениях  в водопроводной сети эксплуатационные службы немедленно проводят отключение участка  сети или элемента технологической цепи, осуществляют его промывку и дезинфекцию.

             Сегодня результаты лабораторных исследований качества питьевой воды позволяют отнести Омск к наиболее благополучным по качеству питьевой воды среди городов, использующих для водоснабжения поверхностные источники.                           

               Отдельные случаи ухудшения качества воды  в сети связаны с самовольными подключениями к системе водопровода, нежелательными действиями населения ( мытьём автотранспорта, свалками мусора  вблизи водозаборных колонок ), запущенным санитарным и техническим состоянием водопроводных сетей.

             Сегодня система контроля качества питьевой воды МУП “ Водоканала “ почти полностью переведена на новые стандарты. В ближайшей перспективе планируется полное освоение СанПиН. Для этого будет приобретен дополнительно ряд дорогостоящих приборов и реактивов и освоены методики лабораторных  исследований воды на радиоактивность, содержание пестицидов и др. веществ.

 

 

 

Контроль качества  сточных вод.

          Контроль качества сточных вод осуществляется на всех этапах очистки и транспортировки сточных вод: от момента их поступления в систему городской канализации, при последующем прохождении через очистные сооружения по всем звеньям технологической цепи, до точки сброса в р. Иртыш. 

         Дополнительно проводится анализ влияния сброса очищенных сточных вод на состояние водоёма путём исследований речной воды выше и ниже точки сброса. Функции контроля  возложены на  химико – бактериологическую лабораторию “Водоканала” службу главного технолога предприятия.

         Экологический контроль качества сточных вод, поступающих в систему городской канализации, проводится приемущественно в точках выпусков в систему канализации промышленных предприятий и организаций – источников поступления основной массы загрязняющих веществ.  

 

 

Процесс хлорирования воды.

           Жидкий хлор поступает на склад в контейнерах. Контейнер с  хлоропроводом  соединяется с помощью изогнутой нержавеющей трубки с накидными гайками и жидкий хлор  из  нижнего вентиля передавливается  по трубопроводу d= 32 мм  в испаритель под собственным давлением в контейнере.

           Испаритель снабжён уравнемерным стеклом, показывающем уровень воды в испарителе, электроконтактным  термометром,  показывающим  температуру теплоносителя, которая поддерживается автоматически. Контроль давления хлора в испарителе осуществляется с помощью электроконтактного манометра.

          Контроль температуры воды в испарителе осуществляется  электроконтактным термометром. Температура теплоносителя в испарителе  68С поддерживается автоматически, путем включения электронагревателя.

          На трубопроводах, отводящих жидкий хлор от контейнеров в испаритель, установлены запорные вентили, предназначенные для быстрогоотключения контейнера  от общего хлоропровода. Подача жидкого хлора в испаритель контролируется по весам, на которых находится контейнер с хлором.

       Испарённый Хлор-газ давлением до 5 кг*c / см^2 испарителя проходит через грязевик, где  происходит очищение от грязи и механических примесей, находящихся в Хлор-газе. Далее уже газообразный хлор проходит через фильтр со стекловатой (для окончательной очистки хлор-газа) и через понижающий давление редуктор. Степень понижения давления фиксируется двумя манометрами.

       Затем хлор поступает через ротаметры в эжектор, смешивается с водопроводной водой, образуя хлорную воду,  которая отводится в смеситель. Эжектор обеспечивает вакуум в газовом  трубопроводе, смешивает газ с водой и создаёт напор необходимый для  транспортировки  хлорной воды до смесителя. Ротаметр обеспечивает дозирование хлора. Для обеспечения непрерывности технологического процесса проложена обводная линия, позволяющая временно отключать ротаметр для разборки и чистки.

     Технология приготовления хлорной воды представляет собой процесс растворения газообразного хлора в воде. При растворении хлора в воде происходит процесс гидролиза и другие реакции.

     Гидролиз хлора – обратимая химическая реакция. Он происходит в соответствии с уравнением реакции:  CI + H O = HСI + HCIO.

      Равновесие реакции устанавливается медленно: при 25С и давлении 101,3 кПа, которое наступает через 48 часов.

      На процесс гидролиза хлора оказывают  влияние: температура хлорной воды, значение величины pH раствора, наличие света и катализаторов, интенсивность перемешивания жидкой и газообразной фаз при абсорбции хлора водой. С повышением температуры воды равновесие сдвигается. Максимальный сдвиг происходит при 90С.

       В сильнокислой среде в растворе содержится: хлор в молекулярной форме, недиссоциированная на ионы хлорноватистая кислота и ионы водорода и хлора, образующиеся при диссоциации соляной кислоты .Соляная кислота является сильной кислотой и практически диссоциирована полностью.

      При значении pH более 5 начинается диссоциация на ионы хлорноватистой кислоты:

HCIO=H+CIO

    Если значение pH более 7 , то в растворе появляются соли хлорноватистой кислоты, называемые гипохлоритами.  Гипохлориты также диссоциируют на ионы.

           При pH более 10 достигается полная (100%-ая) диссоциация гипохлорита.

          Влияние света на равновесие реакции гидролиза CI состоит в ускорении процесса фотолиза (разложения) хлорноватистой кислоты с образованием HCI и O в момент выделения:                       HCIO = HCI + (O).

 

           Присутствие в растворе солей – хлоридов металлов (MqCI , CaCI , и др.), солей кремниевой кислоты и др. кислот тормозит фотолиз. Особенно сильное влияние оказывает HCI.

         Каталитеческое  воздействие на реакцию гидролиза хлора оказывают железо, соли никеля, хрома, марганца и др. металлов.

        Интенсивное перемешивание газообразной и жидкой фаз  при введении хлора в воду  способствует ускорению абсорбции газа и повышению концентрации хлора в воде.

          Соотношение между недиссоциированной хлорноватистой кислотой  гипохлорит-ионом CIO в воде при различных значениях pH   представлены на рис. 1. Из рис. Видно, что при pH =7-8 главным дезинфицирующим соединением является HCIO.

             Она существует только в растворе.  Равновесие процесса её гидролиза зависит от pH среды. Процесс обеззараживания воды хлором протекает в две стадии : сначала хлор диффузирует  через оболочку клетки микроорганизма, затем вступает в реакцию с энзимами.   Скорость процесса определяется кинетической диффузией хлора внутрь клетки и интенсивностью отмирания клеток вследствие нарушения метаболизма. С увеличением концентрации хлора в воде, повышением её температуры и переводом хлора в сравнительно легко диффузирующую, недиссоциированную форму  общая скорость процесса обеззараживания возрастает. С повышением pH бактерицидность хлора в воде уменьшается. Воду следует обеззараживать хлором при возможно более низких значениях pH до введения в неё извести или других щелочных реагентов. Хлор, гиппохлористая кислота и гиппохлориты  взаимодействуют с присутствующими в воде аммиаком, аммонийными солями, образуя при этом моно- и дихлорамины, треххлористый азот. При гидролизе полученных соединений выделяется активный хлор, поэтому они также обладают бактерицидным  действием.   

              Для гарантии обеззараживающего действия в воде поддерживают остаточные концентрации свободного или связанного активного хлора.

             На бактерицидный эффект хлорирования значительно влияет начальная доза хлора и продолжительность сохранения  в воде его некоторой остаточной концентрации. Даже в случае значительного бактериального загрязнения доза хлора  1 мг. / л. обеспечивает  удовлетворительное качество воды при достаточном времени контакта.

             В данной схеме очистки воды применяется двойное хлорирование. В этом случае к каждому из процессов предъявляют различные требования :

• первичное хлорирование проводят для подготовки воды к последующим этапам её очистки ;
• вторичное хлорирование обеспечивает необходимую концентрацию остаточного хлора в воде, гарантирующую её нужное санитарное качество.