Проблемы водоотведения и очистки сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Цель курсового проекта - выявить пути решения основных проблем систем водоотведения городов.

Объектом исследования является система водоотведения города.

Предмет исследования - основные проблемы системы водоотведения и пути их решения.

Методы исследования: системный анализ, статистический метод, обзор информационной базы, метод сравнения.

В ходе выполнения курсового проекта была проведена теоретическая оценка работы системы водоотведения города.

Был проведен анализ работы системы водоотведения г. Нижний Тагил.

В результате исследований были предложены рекомендации по решению основных проблем функционирования системы водоотведения г. Нижний Тагил.

Произведен расчет необходимых ресурсов жизнеобеспечения города.

ВВЕДЕНИЕ

Водоотведение, как и водоснабжение, играет важную роль в обеспечении необходимых условий проживания в городе. Система водоотведения - необходимый элемент современного городского хозяйства. Нарушения и сбои в ее работе могут ухудшить санитарно-эпидемиологическую ситуацию в городе.

В наше время проблемы водоотведения и очистки сточных вод, становятся очень актуальными в связи с многочисленными экологическими бедствиями. В России большинство градообразующих предприятий ориентировано на промышленность. Такие предприятия сбрасывают в местные водоемы огромное количество практически неочищенных сточных вод, невзирая на все нормы и правила. Необходимо применять новые, более эффективные и более дешевые методы очистки сточных вод.

Актуальность темы курсового проекта имеет помимо экологического и экономический аспект. Система водоотведения - это огромный комплекс сооружений, обслуживание и ремонт которого требуют серьезных затрат. Поэтому необходимо внедрять новые технологии, позволяющие снизить капитальные затраты.

Цель курсового проекта - выявить пути решения основных проблем систем водоотведения городов.

Задачи, которые необходимо решить для достижения цели:

а) определить понятие «система водоотведения»;

б) проанализировать нормативно-законодательные и методические основы функционирования системы водоотведения;

в) выявить основные проблемы системы водоотведения;

г) рассмотреть российский и зарубежный опыт решения этих проблем;

д) сделать анализ состояния системы водоотведения города;

е) дать рекомендации по улучшению работы системы водоотведения города;

ж) произвести расчет основных ресурсов жизнеобеспечения города.

Объектом исследования является система водоотведения города. Предмет исследования - основные проблемы системы водоотведения и пути их решения.

Ученые, которые занимались проблемами водоотведения, - Яковлев С.В., Ласков Ю.М., Трунова Н.А., Калицун В.И., Самохина В.Н., Карелин Я.А..

Методы исследования: системный анализ, статистический метод, обзор информационной базы, метод сравнения.

Информационная база, использованная во время исследования: учебные пособия, периодические издания, глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов Internet, законы и иные нормативные акты, СНиПы.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ ГОРОДА

1.1 Понятие системы водоотведения города

Система (от греч. ???????, «составленный») - множество взаимосвязанных объектов и ресурсов, организованных процессом системогенеза в единое целое и противопоставляемое среде Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Система.

Согласно Большой Советской энциклопедии, водоотведение - совокупность санитарных мероприятий и технических устройств, обеспечивающих удаление сточных вод за пределы населённого пункта или промышленного предприятия. Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/75181/Водоотведение Экологический словарь трактует этот термин несколько иначе: водоотведение - технологический процесс, обеспечивающий прием сточных вод абонентов с последующей передачей их на очистные сооружения канализации. Словари и энциклопедии на Академике [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/226

Система водоотведения - это комплекс инженерных сооружений и устройств, служащих для приема и удаления сточных вод за пределы населенных пунктов, а также для их очистки и обеззараживания.

Субъектами системы водоотведения являются предприятия и организации различных организационно-правовых форм, осуществляющие хозяйственную деятельность по технической эксплуатации и реконструкции системы водоотведения, выполняющие проектирование, строительство и реконструкцию системы водоотведения.

Объект системы водоотведения - это тот, кто пользуется услугами водоотведения и канализации. Объектами могут быть физические и юридические лица, отдельные предприятия, организации и целые муниципальные образования.

Сточные воды - это воды, использованные в быту, промышленности, изменившие свой первоначальный химический состав и физические свойства. Сточные воды, образующиеся в населенных местах и на промышленных предприятиях, можно разделить на три категории:

- бытовые - поступающие от унитазов, раковин, ванн и прочих санитарных приборов жилых, общественных и промышленных зданий,

- производственные - образующиеся в результате использования воды в различных технологических процессах,

- дождевые (атмосферные) - появляющиеся на поверхностях крыш, дорог, улиц и площадей при выпадении атмосферных осадков.

Сточные воды всех категорий содержат некоторое количество загрязнений органического и минерального происхождения, которые могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворимом состоянии. Наиболее опасными в санитарном отношении являются сточные воды, содержащие большое количество органических веществ, разлагающихся под воздействием микроорганизмов.

Производственные сточные воды условно подразделяются на условно чистые от систем охлаждения и загрязненные в результате контакта с другими технологическими процессами. Вещества, загрязняющие производственные сточные воды, разнообразны и зависят от метода их использования. При высокой степени загрязнения эти воды должны быть подвергнуты локальной очистке перед сбросом их в городскую канализацию.

Состав сточных вод характеризуется концентрацией загрязнений, то есть количеством загрязнений в единице объема.

В современных городах для удаления сточных вод существуют различные системы канализации: общесплавная, раздельная, полураздельная, комбинированная.

Общесплавная система канализации - это система инженерных сооружений, которая состоит из подземной сети труб и каналов, с помощью которой отводятся сточные воды всех категорий (бытовые, производственные и атмосферные).

Раздельная система канализации может быть полной или неполной. При полной раздельной системе прокладываются две самостоятельные подземные сети труб и каналов, из которых одна служит для отведения бытовых и производственных сточных вод, а другая - для отведения дождевых вод. По бытовой сети стоки поступают на очистные сооружения. Дождевые воды по другой системе отводятся по кратчайшему расстоянию в ближайшие водоемы. При раздельной схеме бытовая часть, которая строится в первую очередь, имеет диаметр труб и каналов значительно меньший, чем дождевая, так как расходы атмосферных вод в значительной степени превышают бытовые стоки. Если дождевые стоки отводятся по открытым лоткам и канавам, тогда систему называют неполной раздельной.

Полураздельная система канализации предусматривает строительство двух раздельных сетей: производственно-бытовой и дождевой с перехватным общесплавным коллектором, по которому на очистку отводятся все бытовые, производственные и часть дождевых стоков. В местах пересечения дождевой сети с перехватывающим общесплавным коллектором устраивают раздельные камеры, в которых регулируется отведение дождевых вод на очистку или сброс в водоемы без очистки. Для повышения санитарных показателей данной системы можно предусмотреть локальные системы очистки дождевых вод.

Комбинированная система канализации допускает устраивать в отдельных районах города различные системы канализации: общесплавную, раздельную или полураздельную.

Наиболее распространенной является раздельная система канализации, которая удовлетворяет санитарным нормам. Строительство этой системы осуществляется в две очереди: сначала прокладывают бытовую с малым диаметром труб, а затем дождевую сеть, что обеспечивает экономию средств. Кузнецов Е.П. Техника и технологии отраслей городского хозяйства: Учеб. пособие / Е.П. Кузнецов, А.М. Дыбов, Н.М. Сутырин. - СПб.: СПбГИЭУ, 2005. - 198-201 с.

Схемы канализации населенных мест и их основные элементы:

- Радиальная схема. Применяется в больших городах со сложным рельефом местности (Москва, Санкт-Петербург). В городе две независимые канализационные сети, которые собирают стоки от разных районов и очищают на разных очистных сооружениях.

- Перпендикулярная схема. Сброс воды осуществляется перпендикулярно реке. В основном это присуще для ливневой канализации, когда сброс воды идет без очистки.

- Параллельная схема.

- Пересеченная схема.

- Зонная схема. Применяется при сложном рельефе местности, когда невозможно собрать все стоки самотеком.

Факторы, влияющие на работу системы водоотведения:

- состояние трубопроводов:

1) материал труб и его качество,

2) наличие и качество изоляционного покрытия,

3) наличие или отсутствие защиты от электрокоррозии,

4) возраст трубопровода,

5) диаметр трубы,

6) наличие и глубина залегания подземных вод,

7) гидравлические показатели,

8) интенсивность потока,

9) глубина заложения труб,

10) количество произошедших аварий, повреждений на участке,

11) тип грунта,

12) качественные характеристики транспортируемой воды; Журнал «Строительный инжиниринг» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.stroing.ru/articles/675

- наличие материальных и денежных средств у организации, занимающейся водоотведением;

- наличие и развитость нормативной базы, регламентирующей работу системы (СНиПы, СанПиНы, ГОСТы);

- рельеф местности;

- уровень выпадения осадков;

- наличие и тип промышленных предприятий;

- степень благоустройства;

- количество жителей и режим поступления сточных вод.

Система водоотведения, как и остальные системы инженерного обеспечения городов, имеет стратегическое значение для государства. Поэтому её деятельность должна регулироваться. Одним из рычагов регулирования является нормативно-законодательный, то есть издание законов и других нормативных актов.

1.2 Нормативно-законодательные и методические основы функционирования системы водоотведения

Как и все сферы жизнедеятельности и ЖКХ водоотведение имеет свою нормативно-законодательную базу.

Таблица 1 - Анализ нормативно-законодательных актов

Нормативный акт	Плюсы	Минусы
1	2	3
ФЗ № 131 “Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации”	- Отнесение работы системы водоотведения к предметам ведения конкретных муниципальных образований (поселений, городских округов); - Указаны полномочия органов местного управления в данной сфере	- Не указаны способы оценки эффективности работы органов местного самоуправления; - Не указаны штрафные санкции и меры наказания за нарушения органами местного самоуправления своих обязанностей в данной сфере
Водный кодекс РФ	- Рассматривается водопользование, а именно сброс сточных вод в водные объекты; - Указаны права и обязанности собственников водных объектов; - Серьезное внимание уделено экологии охране водных объектов	- Не указаны критерии оценки действий собственников водных объектов в плане создания очистных сооружений и охраны экологического состояния
Постановление Правительства РФ от 12.02.1999 № 167 “Об утверждении правил пользования системами коммунального водоснабжения и канализации в РФ”	- Указаны основные понятия, применяемые в данной сфере; - Рассмотрены договорные отношения между организацией водопроводно-канализационного хозяйства и абонентами, оплата абонентом услуг; - Указаны обязанности, права и ответственность организации водопроводно-канализационного хозяйства и абонента	- Не отражены действия организации и абонентов по обеспечению экологической безопасности
Постановление Правительства РФ от 31.12.1995 № 1310"О взимании платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов"	- Обязывает Министерство строительства РФ, Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, Министерству финансов РФ и Министерству экономики РФ оказывать необходимую методическую помощь органам исполнительной власти субъектов РФ в определении порядка взимания платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов	- Все полномочия по взиманию платы находятся у органов исполнительной власти субъектов РФ. Считаю, что нужно часть полномочий делегировать на местный уровень
Постановление Минтруда РФ от 16.08.2002 № 61"Об утверждении межотраслевых правил по охране труда при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства"	- Наличие данного нормативного акта как такового. Так как в нем отражены перечни опасных и вредных факторов, требования безопасности, требования к персоналу	- Не указаны льготы для работников водопроводно-канализационного хозяйства
Градостроительный кодекс РФ	- Отражены территориальное планирование и градостроительное зонирование, т.е. порядок подготовки, утверждения и реализации схем инженерного обеспечения городов	- Не отражены конкретные особенности постройки и размещения зданий, относящихся к системе водоотведения
СНиП 2.04.01-85* “Внутренний водопровод и канализация зданий”; СНиП 2.04.03-85 “Канализация. Наружные сети и сооружения”; СНиП 3.05.01-85 “Внутренние санитарно-технические системы”; СНиП 3.05.04-85* “Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации”	- Достаточно полные нормативные акт: отражены фактически все основные вопросы, касающиеся систем водоотведения - В своей совокупности дают возможность целостно рассмотреть функционирование системы водоотведения; - Рассмотрены основные виды сооружений, относящиеся к системе водоотведения и требования к ним	- Не затронуты экология, новые более экономичные технологии; - Существуют проблемы организационного плана: Минюст РФ не регистрирует данные акты и требует их отменить, а Госстрой РФ не согласен с данным предложением, таким образом, имеет место неясность по поводу юридической силы СНиПов
Целый ряд ГОСТов, к примеру: - ГОСТ 23345-84 от 1985-01-01 Здания мобильные (инвентарные). Системы санитарно-технические. Общие технические условия; - ГОСТ 3634-89 от 1989-01-07. Люки чугунные для смотровых колодцев. Технические условия; - ГОСТ 22689.2-89 от 1989-10-01.	Не выявлено	- В большинстве своем ГОСТы устарели
СанПиНы, к примеру: - СанПиН 4630-88. Санитарные Правила и Нормы охраны поверхностных вод от загрязнения; - СанПиН 2.1.4.544-96. Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников; - СанПиН 2.1.4.027-95. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения. Санитарные правила и нормы	- Содержат методические основы функционирования системы водоотведения; - Основное внимание уделено экологии	- Нет СанПиНа, посвященного санитарным нормам и правилам труда рабочих в сфере канализационного хозяйства
Федеральный закон “О естественных монополиях”	- Предусматривает прямое государственное вмешательство в деятельность субъектов естественных монополий и жесткое государственное регулирование их деятельности, что должно исключить произвол и недобросовестную конкуренцию со стороны монополий	- Исключение из сферы действия Федерального закона ряда сфер естественной монополии и прежде всего такой сферы, как водопользование и канализация
Проект Федеральной программы “Обеспечение населения России питьевой водой”	- Отражено: оценка существующего состояния систем питьевого водоснабжения и водоотведения (по данным МПР РФ и Госстроя РФ), совершенствование правовой основы, общие направления финансового оздоровления, совершенствование организационных форм управления отраслью, мероприятия по поддержанию качества воды в водоисточниках России, основные направления технического перевооружения отрасли	Не выявлено
Проекта Федерального закона “О водоотведении”	- Представляет собой общий технический регламент; - Указаны требования предъявляемые к водоотведению, требования к безопасности; - Рассмотрено осуществления контроля за соблюдением требований; - Присутствуют перечни загрязняющих веществ и показатели, характеризующие состав и свойства сточных вод	Не выявлено

1.3 Основные проблемы работы системы водоотведения

В работе системы водоотведения присутствует ряд проблем.

Как уже отмечалось ранее все проблемы можно свести к двум фундаментальным, а именно экологической и экономической.

Недостаточно эффективна работа существующих канализационных очистных сооружений.

Наблюдается высокий износ основных фондов систем водоотведения, особенно магистральных сетей.

Слабо развита система водоотведения в сельских населенных пунктах.

В наше время наблюдается строительный бум. Необходимо понимать, что в соответствии с действующим законодательством хозяин обязан организовать водоотведение с территории новой постройки не только хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод (ХБСВ и ПСВ), но и поверхностных (ливневых, дождевых) сточных вод. Если сброс ХБСВ в местную сеть канализации, т.е. без очистки на локальных очистных сооружений (ОС), иногда возможен, то для сброса ливневых практически всегда необходимо строить локальные ОС. Отсюда следует, что в любом случае на вашей территории застройки должно быть предусмотрено, как минимум, место для размещения локальных ОС ПСВ с соответствующей защитной зоной с радиусом не менее 100 м. Решение вопроса “куда сбрасывать?” возможно в двух вариантах: действующая сеть местной канализации с последующей очисткой на местных ОС и сброс в ближайший поверхностный водоем или на рельеф местности. Однако для общероссийской практики характерна выраженная перегрузка местной канализации и ее ОС. Поэтому владельцы местных канализационных сетей разрешают подключение к ним новых источников сточных вод на таких условиях, что строительство собственных локальных ОС на собственном участке с последующим сбросом в ближайший поверхностный водоем или на рельеф местности оказывается более выгодным, несмотря на необходимость очистки до нормативов сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения. Для реализации водоотведения с объекта строительства необходимо получить в региональном Роспотребнадзоре технические условия на сброс всех видов сточных вод и согласовать место размещения ОС на участке. Эти данные предпочтительно получить даже до приобретения участка для строительства, так как есть вероятность, что очищенные сточные воды необходимо будет сбрасывать за десяток километров от участка, причем сбросной трубопровод придется вести через застроенные земли других частных владельцев, то вопрос об использовании такого участка для строительства становится весьма проблематичным. Каждан А. Проблемы водоснабжения и водоотведения нового строительства / А. Каждан, Е. Марголин. - ЖКХinfo информационно-аналитический журнал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.zhkh.info/content/view/2046/69/

Интенсивное развитие коттеджного строительства, фермерских и мелких подсобных хозяйств, поселков малоэтажной жилой застройки, не имеющих очистных сооружений, оказывает негативное влияние на состояние грунтовых вод и поверхностных водоемов. Это связано со спецификой водопользования индивидуальных жилых домов, когда водозаборное сооружение системы водоснабжения находится в непосредственной близости от системы водоотведения. Такого рода использование водных объектов противоречит ст. 133 и ст. 144 Водного кодекса Российской Федерации и СанПиН 2.1.4 027-95 в части создания надежных зон санитарной охраны водозаборных сооружений и запрещения сброса сточных вод в водные объекты в пределах зоны и округа санитарной охраны.

Одной из проблем, весьма актуальных в наше время, является необходимость реконструкции очистных сооружений, построенных в 70-х годах прошлого века. Применяемые на таких очистных сооружениях технологии и оборудование устарели, не соответствуют современным нормативам в области охраны окружающей среды и требуют замены. В то же время непосредственно емкость, в которой установлено оборудование, (как правило, железобетонная) после небольшого ремонта и модернизации может использоваться еще достаточно длительное время. В этом случае необходима разработка конструкторской документации и изготовление нестандартного оборудования, пригодного к установке именно в данную железобетонную емкость и соответствующего современным технологиям в области очистки сточных вод. Организационные проблемы водоотведения. - Гидроаудит группа компаний [Электронный ресурс]. - http://www.hydroaudit.ru/vodootv_org

Коллекторы общесплавной системы канализации должны иметь большое сечение, поэтому их сооружение требует больших капитальных вложений. С целью уменьшения диаметра труб сети, объемов очистных сооружений и мощности насосных станций на коллекторах предусматриваются камеры с ливнеспусками и ливнеотводами, через которые часть дождевых вод в смеси с другими водами без очистки сбрасывается в водоемы во время сильных дождей. Кузнецов Е.П. Техника и технологии отраслей городского хозяйства: Учеб. пособие / Е.П. Кузнецов, А.М. Дыбов, Н.М. Сутырин. - СПб.: СПбГИЭУ, 2005. - 199 с.

Также одной из ярких проблем водоотведения является слабая пропускная способность и предрасположенность к засорению ливневой канализации. Это особенно наблюдается поздней весной, когда уже пошли дожди. Проявляется в огромных лужах на тротуарах, проезжей части, которые и не думают “уходить”.

Важнейшие проблемы систем водоотведения, которые предстоит решить в ближайшие годы:

- ликвидация имеющейся диспропорции в развитии городского водоснабжения и канализации;

- устройство канализации в малых населенных пунктах, которые не имеют, как правило, квалифицированных специалистов, материальной базы и достаточных денежных средств;

- повышение качества строительства новых водоотводящих сетей и реконструкция уже существующих;

- снижение материалоемкости и трудозатрат при строительстве систем водоотведения. Водоотводящие системы и сооружения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ges.ru/book/book_water_otbod/2.htm

Самая серьезная проблема, глобальная - экологическая. В данном случае речь идет о загрязнении водных объектов бытовыми, дождевыми и производственными стоками. Степень загрязненности зависит, прежде всего, от эффективности работы очистных сооружений, однако немалое значение имеет и техническое решение самой водоотводящей сети. Например, в случае полной раздельной системы весь поверхностный сток может сбрасываться в водоем без очистки, в общесплавной системе во время сильных дождей сбрасывается смесь дождевых и бытовых стоков, а в полураздельной системе в водоем попадают только наименее загрязненные дождевые воды.

Ущерб от загрязнения водных источников представляет собой часть теряемого обществом национального дохода, выступающего в стоимостной и натурально-вещественной форме, как в сфере материального производства, так и в сфере обслуживания. В сферах материального производства и обслуживания потери трудовых затрат, материальные и финансовые ресурсы, связанные с ликвидацией последствий загрязнения водных объектов, определяются следующими основными факторами:

- увеличением расходов на подготовку воды для питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения;

- снижением продуктивности рыбного хозяйства;

- падением производительности сельского и лесного хозяйства;

- увеличением расходом в связи с переносом или ликвидацией водозаборов;

- недобором промышленной и сельскохозяйственной продукции в связи с увеличением заболеваемости трудящихся;

- ростом расходов на восстановление природного состояния водоемов;

- увеличением расходов на санитарное обслуживание населенных пунктов и мест массового отдыха;

- увеличением расходов на медицинское обслуживание в связи с увеличением заболеваемости населения. Водоотводящие системы и сооружения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ges.ru/book/book_water_otbod/17.htm

Решение проблем, связанных с системой водоотведения, является одними из приоритетных направлений деятельности в сфере коммунального хозяйства для всех стран как для России, так и для зарубежных.

1.4 Российский и зарубежный опыт по решению проблем системы водоотведения

В России и других зарубежных странах очень актуальна проблема экологии, в частности улучшение методов очистки сточных вод при сбросе их в водоемы, активно разрабатываются способы повышения эффективности работы системы водоотведения.

В настоящее время промышленными методами, прошедшими проверку на крупных действующих сооружениях очистки воды, являются хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое (УФ) облучение. Несмотря на технические сложности при транспортировке, хранении и дозировании хлор-газа, его высокую коррозионную активность, потенциальную опасность возникновения чрезвычайных ситуаций, процесс хлорирования широко применяется до настоящего времени. При всей распространенности метода хлорирования ему присущи и существенные технологические недостатки, в частности, недостаточная эффективность в отношении вирусов. Хлорирование сточных вод приводит к тому, что хлорпроизводные и остаточный хлор, попадая в естественные водоёмы, оказывают отрицательное воздействие на различные водные организмы, вызывая у них серьезные физиологические изменения и даже их гибель, что приводит к нарушению процессов самоочищения водоемов. Образование хлораминов также является крайне нежелательным явлением. И, наконец, как уже было отмечено, существенным недостатком хлорирования является высокая токсичность хлора. В связи с этим в последние годы разработаны и утверждены нормативные документы, существенно ужесточающие требования, относящиеся к процессам, связанным с применением хлора. СаНПиН 2.1.4.027-95 увеличивает минимально допустимый размер санитарно-защитной зоны до жилых и общественных зданий до 300 м вместо 100 м, ранее установленных СНиП 2.04.02-84. Между тем, увеличение этих расстояний для действующих сооружений на практике часто не представляется возможным. Новые «Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении жидкого хлора» (ПБХ-93,99) определяют необходимость внедрения ряда отсутствовавших ранее организационных и технических мероприятий, направленных на повышение эксплуатационной надежности хлораторных. Выполнение комплекса дополнительных мероприятий требует реконструкции действующих хлораторных и, как следствие, необходимости существенных капитальных вложений и дополнительных эксплуатационных расходов на обслуживание.

В конце 70-х годов в ряде развитых стран Европы и Северной Америки были созданы программы по развитию альтернативных хлорированию технологий обеззараживания природных и сточных вод (например, Программа Агентства защиты окружающей среды США в 1976-1984 г.г.). В результате работы по этим программам на основе серьезных достижений в области свето- и электротехники было создано оборудование по обеззараживанию природных и сточных вод ультрафиолетовым излучением, по своим технико-эксплуатационным показателям приемлемое для станций большой производительности. В нашей стране также велись аналогичные работы За рубежом ситуация складывалась более благоприятно. Количество внедренных систем ультрафиолетового облучения для обеззараживания сточных вод растет с каждым годом.

Метод ультрафиолетового обеззараживания имеет ряд преимуществ по отношению к окислительным обеззараживающим методам (хлорирование, озонирование). УФ облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор и протозоа. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов. Обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. Достижения последних лет в светотехнике и электротехнике позволяют обеспечить высокую степень надежности УФ комплексов. Современные УФ лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускаются серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс. Для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и, тем более, озонировании эксплуатационные расходы. Отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом. Применение метода ультрафиолетового облучения для обеззараживания сточных вод. - Очистные сооружения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.1os.ru/content/subs/doc28

В Университете Южной Австралии решили применить нанотехнологии для поиска новых способов очистки воды. Исследователи установили, что частицы кварца можно покрыть нанометровым слоем активного вещества, основанного на углеводороде с кремнесодержащим якорем (фиксатором). Опыты показали, что эти активные наночастицы способны избавлять воду от биологических молекул и патогенов, таких как вирус полиомиелита, кишечная палочка и криптоспоридиоз. Чтобы очистить воду, достаточно просто размешать наночастицы в загрязненной воде и потом отфильтровать жидкость, удалив нанопорошок. Эффект очистки воды, по словам ученых, достигается за счет электростатического притяжения патогенов к поверхности покрытых активным слоем наночастиц. Нанотехнологии очистки воды. - Эко Септик [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ecoseptic.ru/post_1203673040.html

Габионы - объемные сетчатые конструкции, изготавливаемые из металлической оцинкованной сетки двойного кручения. Габионы имеют шестигранные ячейки с цинковым, гальфан или полимерным покрытием, которые заполняют камнем и другим материалом. Габионные конструкции, изготавливаемые по итальянской технологии, получили в последнее время широкое применение в России, особенно в московском регионе. Многолетний опыт применения габионных конструкций в зарубежном и отечественном строительстве подтвердил возможность их применения при решении задач, возникающих при строительстве инженерных сооружений, проведении рекультивации нарушенных земель, организации защиты территорий от опасных природных и техногенных процессов. Для водосбора и водоотведения использовались лотки, кюветы, канавы, выполненные из матрацев Рено и коробчатых габионов. Ливневые стоки отводятся в водопропускные сооружения, представляющие собой каскад водоёмов, выложенных матрацами Рено и разделённых переливными стенками из коробчатых габионов, предназначенные для их очистки от нерастворимых примесей. Данные сооружения применялись на следующих объектах: водопропускное отводящее фильтрующее сооружение в зоне отдыха "Битца", фильтрующее сооружение у моста через р.Яуза (пересечение с МКАД), устройство водоотведения в Братеево (Москва). Ваш дом.RU интернет-портал “все для строительства и ремонта” [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vashdom.ru/articles/strom_lb1.htm

Таким образом, исследование показало. Система водоотведения - это комплекс инженерных сооружений и устройств, служащих для приема и удаления сточных вод за пределы населенных пунктов, а также для их очистки и обеззараживания. На эту систему влияет множество факторов. Важен выбор типа системы канализации.

Что касается нормативно-законодательного и методического обеспечения, то оно неоднозначно. С одной стороны довольно четко проработаны конкретные методические указания (СНиПы, ГОСТы, СанПины), правда, не ясно их будущее, с другой - плохо общие, фундаментальны законы. Но работа в этом направлении идет - разрабатываются Федеральная программа, Федеральный закон. В сфере водоотведения достаточно проблем экологического и экономического плана. Довольно много методов решения этих проблем за рубежом. Постепенно эти методы перенимает и Россия, но из-за вечного “недостатка средств” неизвестно, когда они пойдут в массовую практику.

качество очистка сточный вода

2. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА НИЖНИЙ ТАГИЛ

2.1 Общая характеристика системы водоотведения г. Нижний Тагил

Нижний Тагил - город в России, административный центр Горнозаводского управленческого округа Свердловской области. Город расположен на восточном склоне Уральских гор, на высоте 200 м над уровнем моря. Площадь Нижнего Тагила составляет 4106 км?, население - 375,7 тыс. чел. (2008), город занимает второе место по численности населения в Свердловской области. В районе нет мощных водных артерий. Главная река - Тагил с многочисленными притоками впадает в реку Туру Обь-Иртышского бассейна. Тагильский пруд протянулся на 16 км, наибольшая ширина 1,5 км, глубина до 12 метров. Помимо Тагила, в черте города протекает 13 рек и речек: Выя, Баранча, Большая Кушва, Малая Кушва, Леба, Иса, Ольховка, Ватиха, Лебяжка, Ежовка, Гальянка, Чёрная Катабка, Рудянка.

Предприятия Нижнего Тагила:

- ВГОК - Высокогорский горно-обогатительный комбинат,

- ВМЗ - Высокогорский механический завод,

- НТМК - Нижнетагильский металлургический комбинат,

- НТКРЗ - Нижнетагильский Котельно Радиаторный завод,

- УВЗ - Уральский вагоностроительный завод

- УХП - Уралхимпласт. Википедия свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Нижний_Тагил

Водоотведением и канализацией основных магистральных сетей занимается “Водоканал - НТ” г. Нижний Тагил.

В 1939 году от первых зданий с водопроводом (гостиница, техникум, баня) впервые была проведена первая централизованная система канализации, которая существует и поныне. В 1946-1947 годах был пущен в эксплуатацию первый коллектор. Все коллекторы канализации укладывались с привязкой к строящейся канализационной насосной станции № 3, причем с перспективой на эксплуатацию в течение десятилетий. Так и получилось - коллекторы служат и в настоящее время.

Все насосные станции, как правило, в зависимости от рельефа местности строятся в пойме реки или водоема, проектами на всех станциях предусматриваются аварийные сбросы, которыми во избежание затопления станций пользуются довольно часто. Разумеется, по согласованию с санитарными органами. Но в середине 50-х годов система санитарно-охранного контроля еще не была поставлена на должный уровень, поэтому часто в ночное время по распоряжению стоки спускали в реку Тагил. Поэтому в начале 80-х годов санитарная инспекция и природоохранные органы запретили аварийные сбросы и, тем более, проектирование самой возможности сбросов. ООО “Водоканал - НТ” [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://voda-nt.ru/vodootv.html

В связи с реконструкцией и расширением НТМК, возникновением новых промышленных предприятий, улучшением жилищных условий горожан возникла острая необходимость очистки большого количества сточных вод.

"Уралводоканал" в 1968 году разработал проект цеха очистки сточных вод мощностью 145500 кубометров в сутки (Западные очистные сооружения).

С 1 февраля 2003 года, согласно постановлению главы города, Западная система очистных сооружений была передана ООО "Водоканал-НТ", который должен управлять всей системой водоснабжения и канализации города.

Цеху очистки сточных вод в 2008 году исполнилось 30 лет. ООО “Водоканал - НТ” [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://voda-nt.ru/zos.html

Сейчас на балансе ООО "Водоканал - НТ" находится 35 канализационных насосных станций (КНС), 525 км канализационных сетей, Западная система очистных сооружений, фактическая мощность которой составляет 180 тыс. куб.м./сутки.

В состав очистных сооружений входят:

- механическое звено очистки (решетки, песколовки, первичные, отстойники с насосной станцией);

- биологическое звено очистки (аэротенки, вторичные радиальные отстойники, контактные резервуары);

- участок обезвоживания осадка с установленными центрифугами;

- иловые поля, площадью 32 га;

- химическая лаборатория, осуществляющая ежедневный технологический контроль сточных вод и осадка. Химической лабораторией отбирается свыше 18000 проб и проводится 42000 исследований сточной воды по 21 химическому показателю. Сточную воду очищают до 20 разновидностей микроорганизмов и различные бактерии.

Стоки Дзержинского района транспортируются для очистки на Восточные очистные сооружения Уральской химической компании.

Таблица 2 Тарифы для юридических и физических лиц на 2009 год (утверждены Постановлением Главы города №1028 от 24 ноября 2008 г.)

Наименование услуги	руб./м3, без НДС
1	2
Полный комплекс услуг водоотведения, в том числе: услуга канализационной сети услуга очистки сточных вод	4,80 2,69 2,11

Таблица 3 Нормы потребления (утверждены постановлением главы города №1268 от 15 декабря 2004 г.)

Водоотведение (полный комплекс)	Норм. л/сут. На 1 чел.	Норм. м3/мес. На 1 чел.	Размер платы, руб. (с НДС)
1	2	3	4
С полным благоустройством	285	8,667	49,09
С горячим водоснабжением, без ванн	235	7,146	40,47
Душ	285	8,667	49,09
С газовыми водонагревателями, без ванн	145	4,409	24,97
С газовыми водонагревателями, с ванн	190	5,778	32,73
С водонагревателями на твёрдом топливе и ваннами	160	4,866	27,56
Общежитие, душ на этаже	150	4,562	25,84
Общежитие с душевыми с блок-секциями	205	6,234	35,31
Общежитие без душа	120	3,649	20,67
Общежитие с умывальником и душем в жилом помещении	210	6,386	39,17
Общежитие с умывальником в жилом помещении	135	4,105	23,25

2.2 Проблемы системы водоотведения г. Нижний Тагил

Как уже отмечалась в теоретической части, одной из основных проблем системы водоотведения города является её негативное влияние на экологию. Не обошла она и Нижний Тагил.

Прокурорской проверкой, проведенной совместно со специалистами Роспотребнадзора и Росприроднадзора, установлено, что действительно в деятельности предприятия ООО «Водоканал - НТ», являющегося владельцем гидроузлов, через которые подается вода во все районы г. Нижнего Тагила, имеются нарушения правил водопользования.

В частности, превышаются нормативы временно согласованных сбросов по нефтепродуктам и взвешенным веществам в Черноисточинское водохранилище, ручей Безымянный и реку Тагил. Комитет “Город без коррупции” г. Нижний Тагил [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mzde.net/lavnaya/2008/6/24/1782/

Проблема также в том, что на территории Нижнего Тагила и Пригородного района находится несколько десятков неисправных канализационных коллекторов, чьих хозяев не могут установить вот уже около двух лет. В результате, несмотря на то, что налицо факт загрязнения окружающей среды, санкции применить не к кому. В 1998 году Госкомэкологии уже обращались в администрацию Нижнего Тагила с предписанием установить хозяев коллекторов, в феврале 2000 года в мэрию обращались по этому вопросу повторно, однако реакции городских от властей не последовало никакой. Проблема неочищенных стоков затрагивает не только Нижний Тагил. Дело в том, что в стоках содержится превышающий норму в 50 раз аммонийный азот, который попадает в реку Тагил. Тагил, в свою очередь, впадает в Обь, где, кроме всего прочего, ведется промысел рыбы. “Свердловская область. Канализационные стоки Нижнего Тагила загрязняют Обь” [Режим доступа]. - Режим доступа: http://my.online.ru/misc/newsreg/00/04/04_768.htm

Ливневой канализацией в городе обеспечено примерно процентов 40 дорог. Причем по квалификации это в основном не дороги, а улицы. Ведь при дороге предполагаются водоотводные каналы, а улица обрамляется бордюрами, и без колодцев воде действительно деваться некуда. Долгое время эта система находилась в запустении - работало порядка тридцати колодцев. Еще 784 обнаружили работники предприятия «Тагилдорстрой», когда взяли на содержание городские дороги. Многие из водостоков были засыпаны, заасфальтированы, залиты бетоном или просто забиты мусором. Ведь раньше все дороги числились на балансе предприятий, где-то следили за канализацией, где-то нет, контроля было недостаточно. На обслуживание ливневки проводили отдельный конкурс, но заявка была одна - от ООО «Тагилдорстрой». Других желающих очищать от мусора и грязи дорожные колодцы не нашлось, да и специалисты есть только на этом предприятии. Помимо регулярной ревизии действующих колодцев, они занимаются и восстановлением. В основном это происходит во время капитального ремонта. Средства на реконструкцию дорог заложены в «Комплексной муниципальной программе по благоустройству города» и в программе «Безопасность дорожного движения», которая на сегодняшний день не принята. И действительно, финансирование будет урезано по многим пунктам. Однако это не должно отразиться на качестве реконструкции, только на объемах работ: вместо трех дорог в год отремонтировать только две или одну. Но там, где необходимо заново проложить ливневку - это будет сделано. Во дворах лужи стоят, прежде всего, из-за неблагоустроенности: дороги в ямах, на теплотрассах землю постоянно перекапывают. Когда дворы и проезды нормальные, и уклоны предусмотрены, воду можно отвести в газон или на ту же дорогу магистральную к колодцу. А когда этого нет, “спасает” только обычная канализация, ведь колодцы водоканала, в отличие от ливневых, всегда работают. Но это, безусловно, не выход. Нельзя направлять поток с улицы в канализацию: это лишние объемы воды, песка и грязи, которые приходят на очистные сооружения, да и на состоянии подземных коммуникаций такой сброс сказывается негативно. Дягиль И. Когда воде деваться некуда / И. Дягиль. - городской информационный сервер Нижний Тагил [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ntagil.ru/?m=tagilworker&id=297

Ещё одна проблема свойственная Нижнему Тагилу, как и другим российским городам, - открытые канализационные люки. Ежегодно крадутся сотни таких крышек, а предприятия несут значительные убытки, если учесть, что один люк стоит порядка 2-3 тыс. руб. Самое страшное, что действия люкокрадов зачастую приводят к самым печальным последствиям. Только в Свердловской области за последний год было зафиксировано несколько случаев падения людей в открытые колодцы. И чаще всего жертвами безалаберности воров становятся дети. Объяснение этому - воровство, вандализм. В основном их сдают в пункты приема металлолома. Хотя их прием и запрещен законом. В условиях кризиса количество краж будет только увеличиваться. Первый снег еще увеличит количество открытых колодцев. Дело в том, что владельцы машин не торопятся менять летние шины на зимние. Поэтому, чтобы машина не скользила, в багажник кладется снятый люк. Он тяжелый и не дает машине идти юзом.

Перестройка в 1991-2000 годах сказалась и на состоянии очистных сооружений, которые после стольких лет эксплуатации потребовали к себе повышенного внимания.

В 1996-2002 годах была произведена замена фильтросных пластин в аэротенках на фильтросные трубы - 3000 метров, что значительно улучшило процесс аэрации в коридорах секций и уменьшило число аварийных ситуаций. Ведется чистка иловых карт. Идет замена центрифуг на ленточные пресс-фильтры. Привлечена организация "Уралпромсервис" для ремонта подводящего лотка. В течение лета 2003 года отремонтированы крыши двадцати зданий и сооружений цеха, два вторичных и два первичных отстойника.

Несмотря на принимаемые меры, большинство водопроводных сетей находятся в аварийном состоянии и требуют полной замены. Аварийность на сетях водоснабжения продолжает оставаться высокой. Повреждения на сетях канализации ООО «Водоканал - НТ» увеличились с 1376 в 2002 году до 4848 в 2006 году.

Причина неудовлетворительного технического состояния инженерной инфраструктуры была заложена в период 90-х годов, когда вся инфраструктура в короткие сроки была передана в муниципальную собственность и перед муниципальными образованиями была поставлена задача сохранить системы жизнеобеспечения города в период финансового кризиса. На момент передачи имущества средний износ фондов составлял от 70 до 90 %. строительство канализационных и водопроводных сетей в городе начато в 40-х годах. Порядка 60 % канализационных сетей построено в 60-80 годах, то есть эксплуатируются от 20 до 40 лет, а 25 % (около 125 км) сетей эксплуатируются уже более 40 лет. Сети построены в основном из керамических и асбестоцементных труб, срок эксплуатации которых 30 лет. Кроме того, в результате допущенных при строительстве сетей нарушений СНиП, в частности несоблюдение нормативных уклонов, наблюдается заиливание сетей, что ведет к образованию многочисленных засоров.

После столь длительного срока эксплуатации сооружений необходимы большие вложения, чтобы вывести работу очистных сооружений на современный уровень.

Негативное влияние на состояние инженерной инфраструктуры оказывает также отсутствие отработанной системы формирования инвестиционной составляющей для коммунальных предприятий и механизмов возврата кредитных ресурсов, взятых для реконструкции и развития производства, что не дает предприятиям возможностей для развития.

Недостаточность доходной части бюджета по причине существующих межбюджетных отношений и методик формирования бюджета муниципального образования и отсутствие инвестиций в необходимых объемах тормозят развитие инженерной инфраструктуры и дорожного хозяйства в городе и препятствуют своевременному ремонту и реконструкции.

В начале 2008 года в Нижнем Тагиле началась коренная модернизация систем водоснабжения и водоотведения. Эти работы будут осуществляться в рамках разработанной ООО «Водоканал - НТ» инвестиционной программы «Развитие систем водоснабжения и водоотведения водопроводно-канализационного хозяйства города Нижний Тагил на 2008-2018 годы», которая была утверждена Нижнетагильской городской Думой в феврале 2007 года. Программа оценивается в 1,704 млрд. руб.

Также разработана муниципальная целевая программа «Развитие и модернизация объектов коммунальной инфраструктуры города Нижний Тагил на 2009-2011 годы». Одной из задач программы является модернизация систем водоснабжения и водоотведения.

В результате реализации мероприятий программы ожидается: ежегодное обновление не менее 15 км сетей водоснабжения и водоотведения для обеспечения города бесперебойным и качественным водоснабжением и водоотведением. Одним из ожидаемых результатов реализации программы является Обеспечение города бесперебойным и качественным водоснабжением и водоотведением.

Таблица 4 План мероприятий по реализации муниципальной целевой программы «Развитие и модернизация объектов коммунальной инфраструктуры города Нижний Тагил на 2009-2011 годы»

№	Мероприятия	Основные исполнители	Сроки исполнения Объемы и источники финансирования (тыс. руб.)
			2009 год	2010 год	2011 год
			Областной бюджет	Местный бюджет	Областной бюджет	Местный бюджет	Областной бюджет	Местный бюджет
Задача "Модернизация систем водоотведения"
1	Капитальный ремонт системы сброса и очистки хозяйственно - бытовых сточных вод Черноисточинского гидроузла	КГХ, МУ "НТУКС"	9850	9850	-	-	-	-
2	Техническое перевооружение газовой котельной Западной системы очистных сооружений	КГХ, МУ "НТУКС"	-	-	4250	4250	-	-
3	Модернизация системы механического обезвоживания осадка сточных вод с заменой оборудования	КГХ, МУ "НТУКС"	-	-	7850	7850	-	-
4	Модернизация сооружений механической и биологической очистки Западной системы очистных сооружений	КГХ, МУ "НТУКС"	-	-	-	-	5945	5945
5	Реконструкция очистных сооружений со строительством напорного канализационного коллектора МУЗ "Детский психоневрологический санаторий № 2"	КГХ, МУ "НТУКС"	4800	4800	-	-	-	-
6	Модернизация канализационных очистных сооружений в поселке Уралец	КГХ, МУ "НТУКС"	1500	1500	6000	6000	4000	4000

Таким образом, анализ состояния системы водоотведения г. Нижний Тагил показал, что ей присущи основные проблемы систем водоотведения городов России, а именно:

- состав сбрасываемых сточных вод не соответствует нормативам, в частности по содержанию нефтепродуктов, взвешенных веществ, аммонийного азота;

- слабая обеспеченность города ливневой канализацией, воровство канализационных люков;

- сильный износ основных фондов, в частности трубы рассчитаны на 30 лет, а эксплуатируются уже более 40.

Решение этих проблем связано с большими финансовыми затратами. Но в настоящее время недостаточно развито финансирование коммунальных предприятий.

3 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ Г. НИЖНИЙ ТАГИЛ

Теоретическая оценка основ работы системы водоотведения города и анализ состояния системы водоотведения г. Нижний Тагил показали, что существуют проблемы. В соответствии с этим в курсовом проекте предлагается ряд рекомендаций.

3.1 Рекомендации по улучшению качества очистки сбрасываемых сточных вод

Во-первых, необходимо решить проблему несоответствия качества сбрасываемых сточных вод нормативам. Для этого предлагается воспользоваться следующей технологией очистки городских сточных вод.

Рисунок 1 - Технологическая схема

Основной технологический процесс очистки сточных вод, реализованный на установке, основан на использовании биологических методов очистки. Сточные воды поступают в приёмную камеру КНС, предварительно пройдя грубую очистку на решётке. Далее сточная вода погружными насосами подается на первичный отстойник 1. Загрязняющие вещества с плотностью больше, чем у воды удаляются простым отстаиванием. В процессе отстаивания происходит снижение величины БПК за счет удаления из сточной воды незначительной части нерастворимых органических веществ. Помимо этого, из сточных вод удаляются значительные количества плавающих веществ. Для повышения эффективности работы отстойника он оснащен тонкослойными элементами, в которых процессы осаждения взвеси протекают в слоях небольшой высоты. Выпавший осадок периодически под давлением гидростатического столба жидкости выводится в соответствующую секцию КНС. Всплывающие загрязнения удаляются при помощи сетчатых черпаков.

Далее осветленная сточная вода поступает в блок биологической очистки - биореактор 2, в котором с участием специализированного биоценоза активного ила происходит минерализация азотсодержащих органических веществ. Сложные органические соединения благодаря биохимическим процессам, проходящим при помощи ферментов активного ила, подвергаются распаду. При аэробных процессах (в присутствии кислорода воздуха) происходит окисление органических веществ, содержащих углерод, азот, серу, фосфор до минеральных солей, углекислого газа и воды. Подача технологического воздуха в биореактор осуществляется компрессорами 6 и распределяется внутри биореактора через аэраторы из перфорированных труб, засыпанных мраморной крошкой. Воздух, забираемый компрессором, обязательно должен быть очищен от механических примесей и капельной жидкости. Очистка воздуха происходит на воздушных фильтрах (сетчатых и картриджного типа). Для подогрева технологического воздуха в зимний период времени на всасывающей линии воздуходувок установлен калорифер.