Система водоснабжения и водоотведения г. Тюмени

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава 1. История развития водного хозяйства Тюмени

Глава 2. Водное хозяйство Тюмени

2.1 Водоснабжение

2.1.1 Качество воды источников водоснабжения г. Тюмени

2.2.2 Основной источник забора воды

2.2.3 Головной водозабор

2.2.4 Велижанский водозабор

2.2.5 Метелевский водозабор

2.3 Водоотведение

2.3.1 Городские очистные сооружения канализации

2.3.2 Методы очистки сточных вод

2.3.3 Требования к составу сточных вод

Заключение

Список литературы

Введение

Тюмень - центр сложно построенной Тюменской области, которая включает еще два федеральных образования: Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа. Население Тюмени приближается к 600 тыс. чел.

Основанный в 1586 г. первый за Уралом сибирский город Тюмень долгое время относился к числу рядовых в Тобольской губернии. Лишь в августе 1944 г., с образованием Тюменской области, город получил статус областного центра.

В связи с размещением во время Великой Отечественной войны эвакуированных промышленных предприятий и ростом населения возникла необходимость в расширении жилищного строительства, объектов социально-культурного назначения, в реконструкции уже действующих предприятий. Это резко изменило облик города.

В послевоенный период, начиная с 1947 г., в Тюмени создаются две крупные структуры, связанные с поисками нефти и газа - тресты «Тюменьнефтегеология» и «Запсибнефтегеофизика», преобразованные в январе 1958 г. в Тюменское территориальное геологическое управление.

С открытием в Западной Сибири первых месторождений нефти, газа, газоконденсата, строительных материалов, пресных и термальных йодо-бромных подземных вод, рудных полезных ископаемых Тюменская область превращается из региона сельскохозяйственного и лесоперерабатывающего производства в крупную промышленную зону, а город Тюмень -в один из перспективных административных центров России.

Вместе с развитием разноотраслевых производственных мощностей с 60-х годов начинается интенсивное наращивание промышленного и гражданского строительства и резкий рост народонаселения. Так, если на 1.01.1960 г. население Тюмени составляло 159 тыс. чел., то за период 1961-1998 гг. оно выросло в 3,5 раза и достигло 556,2 тыс. чел.

Площадь, на которой размещается Тюмень, составляет 23454 га, а некогда пригородные деревни и поселки, такие как Антипино, Метелево, Комарове, Плеханова, Березняки, Утяшева, Матмасы, Мелиораторов, оказались в городской черте.

Основные направления в развитии производства связаны с тяжелой, металлообрабатывающей, рыбной, мясомолочной, деревообрабатывающей, меховой и текстильной промышленностью, а также с производством медицинских препаратов и оборудования, строительных конструкций, авиационных двигателей и др.

Стремление построить как можно больше и в короткие сроки привело к созданию вокруг города временных поселков, превратившихся в постоянное место жительства для тысяч людей (пос. Андреевский, Энтузиастов, ДОК «Красный Октябрь»). Многие из этих районов расположены в пойме р. Туры и подвержены риску постоянного затопления паводковыми водами.

Тем не менее, пойма Туры интенсивно застраивается. На левом берегу реки на намывных песках возникли три жилых микрорайона. На затопляемой пойменной части долины в 60-70-е годы были построены химико-фармакологический завод, фанерокомбинат, овчинно-меховая фабрика и частный жилой сектор.

Все это не могло не сказаться на гидрологическом режиме Туры, а ограничение русла реки дамбами, предотвращающими затопление жилых домов, привело к еще большему подъему паводковых вод и, как следствие, к увеличению затрат на противопаводковые мероприятия.

Кроме того, при строительстве многоэтажных зданий в основном использовались свайные фундаменты, что вызвало уплотнение грунтов до глубины заложения свай. При отсутствии централизованной ливневой канализации нарушение структуры и ухудшение фильтрационных свойств грунтов явилось одной из причин подтопления городских территорий [2].

Глава 1. История развития водного хозяйства Тюмени

Первый городской водопровод в Тюмени был построен по инициативе городского головы Ивана Алексеевича Подаруева, занимавшего эту должность в 1861-1863 гг. Занимая эту должность в 1861-1863 годы и «видя крайнее затруднение жителей нагорной части в доставке воды из реки Туры по крутости ее берега как для домашнего употребления, так и в текущих случаях, пожелал оказать в этой необходимой нужде надлежащее содействие к постоянному запасу воды в нагорной части и обеспечить снабжение водою из нагорной части чрез посредство водоподъемной машины».

На устройство этой «машины» была объявлена добровольная подписка сбора средств, которая была «принята всем обществом с величайшим желанием».

Главными участниками в пожертвовании средств на такое значительное предприятие оказались: Семен Михайлович Трусов, Михаил Васильевич Корчемкин, Иван Васильевич Трусов, Петр Григорьевич Ядрыщников, Альфонс Фомич Поклевский-Козел, Кондратий Кузьмич Шешуков, Марьяна Степановна Комарова, Иван Афонасьевич Решетников и другие мещане. Всего было собрано 9 тыс. 250 рублей. Между тем, все устройство «водоподъемной машины» оценивалось в 25 тыс. 560 рублей серебром. Недостающую сумму дополнил из своих сбережений Иван Алексеевич Подаруев. Кроме того, «...Илья Степанович Брюханов пожертвовал подле своего дома пустопорожнее место под бассейн». Собранные деньги пошли на оплату по контракту, который был заключен 29 (по ст. стилю) мая 1862 года с подданными Великобритании Гектором Ивановичем Гуллетом и Петром Васильевичем Гексом. Английские механики брали на себя обязательство устройства «водоподъемной машины».

В 1863 году на улицах города производили укладку трубопровода. Беспорядок, как следствие любых строительных работ, вызвал недовольство господина городничего. В своем отношении к городской Думе он потребовал: «Понудить к скорейшему окончанию устройства водоподъемной машины и проведенную канаву засыпать и улицы выровнять». В ответ Дума дала понять городничему, что его назойливость и непонимание ситуации может «вынудить у благотворительных граждан некоторое охлаждение в дальнейшем предприятии в столь полезном для города деле». В итоге городничий был вынужден уступить.

Все инженерно-строительные работы были закончены к лету 1864 г. 19 июля 1864 г. «после благословенного молебна об успешном окончании работ и благополучного действия водопровода в будущем» водоподъемная машина была запущена в ход. 31 июля 1864 г. первый городской водопровод был одобрен Думой и передан городу. Водопровод состоял из паровой машины, которая нагнетала воду из колодца в особый резервуар. Отсюда вода подземными трубами, сделанными из сосновых бревен, шла в чугунный бассейн. Водой из бассейна, а также из кранов в здании резервуара, мог пользоваться любой за определенную плату. Деревянный водопровод функционировал до начала XX века.

С постройкой в 80-х годах Уральской железной дороги стали застраиваться местности, прилегающие к железнодорожной станции, но значительно отдаленные от воды. С началом же работ по сооружению железной дороги Тюмень-Омск стремление жителей селиться поблизости к станционным путям еще более усилилось и в течение непродолжительного времени были образованы новые части города. Новые жилые районы оказались в довольно неблагоприятных условиях по снабжению водою, т.к. были удалены на значительное расстояние от реки, единственного места водоснабжения. Водопровод, сооруженный в 1864 году, к началу XX в. обветшал и совершенно не соответствовал современным требованиям техники и, кроме того, он обслуживал лишь небольшую центральную часть города.

Следует отметить, что выбор места под забор воды из р. Туры был неудачным (в конце города по течению реки), а так как очистные сооружения отсутствовали, горожане круглый год пользовались мутной водой, неприемлемой для употребления.

Насосы и паровые котлы не отвечали техническим требованиям современности: были недостаточной мощности и неэкономичные. Водонапорная башня с запасным возвышенным резервуаром была недостаточна по высоте и не в состоянии была снабжать водою удаленные от нее высотные здания в городе. А самый главный недостаток этого водопровода заключался в том, что сеть городских труб, очень незначительная по длине, состояла из старых деревянных сосновых труб, прогнивших от времени, и потому постоянно грозила остановить действие водопровода в самое нужное для тушения пожаров время. Если же принимать во внимание несовершенность деревянного водопровода и его отдаленность от многих частей города, то становится вполне понятным, почему Тюменское городское управление решило строить новый хозяйственно-противопожарный водопровод, который мог посредством фильтрации дать здоровую для питья воду и быть надежным средством в борьбе с огненной стихией.

Кроме того, современные средства водоснабжения необходимы были и для снабжения водой промышленных предприятий города. В 1909 году городская Дума рассматривала ходатайство «Товарищества кожевенного производства и торговли «Братьев Плишкиных» о разрешении им строительства своего собственного водопровода для нужд завода. В ходатайстве говорилось о том, что данный момент уже существуют два частновладельческих водопровода, принадлежащих «Торговому Дому Собенников и Бр. Молчановы» и «Товариществу Василия Логинова».

В 1910 году городская Дума утвердила смету на проведение городского водопровода в Александровский родильный дом и в городскую богадельню.

В это же время поступало множество заявлений от граждан города с просьбой разрешить провести домовые ответвления от водопровода. В основном просьбы удовлетворялись с условием оплаты. Возможность получения дополнительной прибыли для нужд города от продажи питьевой воды обусловила необходимость строительства нового, технически усовершенствованного водопровода.

Постановлением городской Думы от 15 июня 1911 года было поручено Товариществу Инженеров «Н. П. Зимин и К°» (фирма «Нептун») составить нивелировочный план на г. Тюмень, а также предварительный проект и смету устройства хозяйственно-противопожарного водопровода. Фирма «Нептун», выполняя заказ, определила стоимость сооружения водопровода в 477 тыс. 622 руб.84 коп., длина сети водопроводных труб намечена общей протяженностью в 20 верст с двойной перекидкой через р. Туру для снабжения водой заречной части города.

Водоприемник, по проекту Зиминых, должен находиться выше по течению реки; вода должна очищаться американскими фильтрами и подаваться в количестве 150 тыс. ведер в сутки.

При расчете на суточное потребление 150 тыс. ведер воды, стоимость подачи 100 ведер должна была обойтись в размере 10 руб. 75 копеек. Если считать, что отпуск воды будет установлен за плату 15 копеек за 100 ведер из домовых ответвлений и 20 коп. за 100 ведер из водозаборов, то проектируемый водопровод не только должен был окупить все лежащие расходы, но и дать городу прибыль.

Свободного капитала на сооружение водопровода у города не было. По мнению городской Думы «подобного рода предприятия, имеющие своей целью удовлетворение общественных нужд не только настоящего, но и будущего времени ... должны быть сооружаемы на средства займов».

31 мая 1912 г. Дума постановила: «Заключить на устройство в г. Тюмени хозяйственно-противопожарного водопровода под заем в Ярославско-Костромском Земельном Банке на условиях погашения ссуды в 350 тыс. руб. на 66 лет и 2 месяца с правом сдачи в аренду и платы за пользование городских заложенных земель».

Работы по замене деревянных колодцев на каменные и изменению уличных сетей нового водопровода с нивелировкой поверхности были начаты в 1913 г. Первая мировая война внесла свои коррективы в ход строительства. Дело в том, что водотрубные котлы для насосной станции были заказаны фирме «Финцер-Гамперт» в Сосновицах, городе, который в самом начале войны был занят германскими войсками. Машины были заказаны посреднической фирме «Трек» в Петрограде, причем, сами машины должны были быть изготовлены в Швеции. Владелец фирмы «Трек» оказался германским подданным и был выслан из Петрограда.

В условиях войны эти заказы выполнены быть не могли.

К январю 1915 г. строительство первой очереди водопровода в Нагорной и Затюменской частях города с небольшими очистными сооружениями (фильтрация) было почти закончено и жители получили возможность пользоваться здоровой питьевой водой.

До 1938 года городской водопровод обеспечивался из водозаборных сооружений электростанции. В 1938 г. по настоянию городской санитарной инспекции были созданы водозаборные сооружения: забор воды вынесен на середину Туры, построен кирпичный береговой водоприемный колодец, проложены две самотечные линии труб и деревянный подземный туннель со станцией 1-го подъема.

В годы Великой Отечественной войны, когда в Тюмень были эвакуированы промышленные предприятия, государственные организации и учреждения, проблема водоснабжения встала особенно остро, так как при мощности водопровода до 5 тыс. м³/сут потребность в воде превышала 8 тыс. м³/сут. Кроме того, необходимость строительства очистных сооружений потребовала увеличения мощности на перспективу до 25-27 тыс. м³/сут.

Однако, из-за отсутствия основных строительных материалов и оборудования, увеличение мощности существующего водопровода не удалось достичь ни в 1945, ни в 1946 годах. В сентябре 1947 г. свердловским Водоканалпроектом была закончена разработка проекта, в котором, в частности, для осветления воды предлагался метод суспензионной сепарации с быстродействующими фильтрами.

5 октября 1948 г. фильтровальная станция была пущена в эксплуатацию. Изучение и наладка процесса осветления были поручены Уральскому политехническому институту. Это был смелый научный эксперимент по использованию осветлителей в новой бесфильтровой схеме очистки воды [8].

Так начал функционировать тюменский городской водопровод из р. Туры, получивший название Головного водозабора, расположенный в районе Тюменской инженерно-строительной академии (бывшего инженерно-строительного института) с очистными сооружениями производительностью до 30 тыс. м³/сут.

До 1966 г. Головной водозабор был основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения города. Быстрый рост народонаселения Тюмени в значительной степени усложнил и без того острую проблему хозяйственно-питьевого водоснабжения. Решение проблемы зависело в том числе и от темпов развития водопроводно-водозаборных сооружений, прежде всего от реконструкции действующего Головного и строительства новых водозаборов.

Головной водозабор уже далеко не удовлетворял растущую потребность города в воде. Кроме того, в связи с ухудшением качества речной воды (из-за постоянных аварийных сбросов промышленных сточных вод в Туру и ее притоки из соседних областей) возникла острая необходимость в строительстве сложных очистных сооружений производительностью до 130-150 тыс. м³/сут (Метелевский водозабор) и поиске более надежного источника водоснабжения.

В течение 1963-1965 гг. в непосредственной близости от областного центра было открыто и разведано Луговское месторождение подземных вод, на базе которого в 1967-1970 гг. были построены и сданы в эксплуатацию два небольших водозабора - Кулаковский и Труфановский - общей суточной производительностью до 25-30 тыс. м³/сут (без предварительной очистки воды из-за отсутствия очистных сооружений).

Однако ограниченные запасы подземных вод (27 тыс. м³/сут), падение дебитов скважин, строительство городского аэропорта «Рощино» во II-м поясе зоны санитарной охраны введенного в эксплуатацию Метелевского водозабора в 1982 г. (из р. Туры) привели к тому, что оба водозабора были ликвидированы [2].

Глава 2. Водное хозяйство Тюмени

2.1 Водоснабжение

2.1.1 Качество воды источников водоснабжения г. Тюмени

Быстрый рост народонаселения в значительной степени усложнил и без того острую проблему хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Тюмени, от решения которой зависит здоровье и социально-экономический уровень жизни людей.

В настоящее время источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения города являются поверхностные воды р. Туры (Метелевский и Головной водозаборы) и подземные воды Велижанского и Тавдинского месторождений (Велижанский водозабор) с отбором соответственно 150 и 80-85 тыс. м/сут при потребности 250-270 тыс. м/сут и увеличении водопотребления до 500-510 тыс. м/сут в 2010 году. Таким образом, с учетом поверхностного источника дефицит воды на 2010 год составит 350 тыс. м/сут, без речной воды- 415-425 тыс. м/сут.

Кроме того, качество используемой воды оставляет желать лучшего. Так, вода р. Туры не отвечает требованиям существующих стандартов и относится к классу очень грязная, такая вода без очистки непригодна даже к использованию для производственно-технических нужд. Как показывает качественный анализ, содержание нефтепродуктов повышалось до 1992 г. и составило 30 ПДК, затем началось снижение их концентрации, которое наблюдается и по сей день, минимальные же концентрации составили 2 ПДК.

Количество фенолов испытывает менее значительный колебания и изменяется в пределах 2-9 ПДК.

В течении последних лет наблюдается постоянное присутствие в воде экстремально высоких значений нитритов: в 1997 и 1999 гг. их содержание в реке выше города составило 200 ПДК. Повышенные значения БПК и аммиака в конце меженного периода свидетельствует о недостаточном разбавлении сбрасываемых стоков и перегрузке водотоков органикой. Постоянно присутствуют СПАВ, но их значение колеблется в пределах 0,03-0,1 мг/л, что ниже нормы. К загрязнителям, являющимся частью природного фона, относятся медь и железо. Очень много марганца, содержание которого может достигать в экстремальных случаях 70-80 ПДК. Для 1992 г. Характерно присутствие в воде пестицидов: 'Y-ГХЦГ (19 ПДК) и б- ГХЦГ(2 ПДК).

Ухудшение качества речной воды связано прежде всего с промышленными выбросами органики и Туринского ЦБК, фенолов с Нижнетагильского завода пластмасс, мышьяка с Краснотуринского медеплавильного комбината. Зарегистрировано более 20 серьезных ситуаций, связанных с аварийными сбросами в Свердловской области, которые ставили под угрозу безопасность питьевой воды г. Тюмени. Но кроме контролируемых сбросов в р. Туру попадает значительное количество органический и взвешенных веществ, смываемых талыми и дождевыми водами с водосбросных площадей свердловской и Тюменской областей.

Поступление в реку загрязняющих веществ чревато длительными последствиями. Донные отложения, ил обладают высоко развитой активной поверхностью, они способны подолгу удерживать поглощенные вещества и потом постепенно загрязнять ими свежие воды. К тому же процессы самоочищения реки подавлены длительным ледовым периодом (порядка 165 дней), когда водная поверхность изолирована от кислорода атмосферы, и обилием природной органики в речной воде, на которую расходуется значительная часть кислорода. В результате этого происходит деградация всего природно-аквального комплекса реки и, как следствие, качественное истощение водных ресурсов. А в скором времени возникнет угроза их качественного истощения, связанная с обмелением реки, которое уже сейчас не позволяет увеличить производительность Метелевского и Головного водозаборов.

Исследование динамики загрязнений и химического состава вод р. Туры, одного из источников водоснабжения г. Тюмени, показал недопустимость применения исследуемого водотока для питьевых целей. Кроме того, не исключены аварии на промышленных предприятиях Урала, которые могут привести к необратимым последствиям и серьезно отразиться на здоровье человека.

Учитывая вышесказанное, следует в ближайшие годы полностью перейти на водоснабжение подземными водами. Главным преимуществом подземных вод как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения является их надежная природная защищенность по сравнению с поверхностными водами и достаточно высокие эксплуатационные запасы (147,3 тыс. м/сут), способные удовлетворить не только потребность в воде г. Тюмени, но и населенные пункты Нижнетавдинского района.[1]

Формирование химического состава и ресурсов подземных вод Велижанского и Тавдинского месторождений, как и на большей части Западно-Сибирского артезианского бассейна, связано с континентальными песчано-глинистыми отложениями кайнозоя. Здесь, в области отсутствия многолетней мерзлоты, в поясе избыточного увлажнения ресурсы подземных вод довольно значительны. А под влиянием того же избыточного увлажнения происходит интенсивное разложение растительных остатков и образование органических веществ кислотного характера. Это ведет к энергичному выветриванию минеральной части отложений, в результате чего формируются пресные гидрокарбонатные магниево-кальциевые подземные воды, значительно обогащенные закисным железом [3].

Эксплуатируемые подземные воды по физическим свойствам и химическому составу отвечают требованиям действующих стандартов, за исключением повышенного содержания общего железа до 3,0-3,5 мг/л, аммонийного азота до 6,5-7,0 мг/л, марганца до 0,18-0,28 мг/л и низкого содержания фтора до 0,2 мг/л, что характерно для всех подземных вод палеогеновых отложений Западной Сибири.

По сравнению с р. Турой, марганца в подземных водах содержится в 2 раза меньше, наличие же аммиака связано не с белками поверхностных загрязнений, а с деятельностью водных бактерий. Содержание микроэлементов в подземных водах не превышает допустимых норм; барий, бор, бром, хром не обнаружены, а фенолы и нефтепродукты встречены в единичных пробах в количестве 0,001-0,0017 мг/л. Концентрация радиоактивных элементов ниже фоновых содержаний по региону. За весь период эксплуатации подземных вод случаи ухудшения их качества не наблюдалось [6].

По сравнению с 2005 г. отмечено снижение объема забираемой воды, что связано в основном с вводом в эксплуатацию на Тюменской ТЭЦ-1 менее водоемкого энергоблока ПГУ № 1 с одновременным выводом из эксплуатации устаревшего оборудования. Увеличение объема оборотного и повторно-последовательного водоснабжения произошло в основном за счет Тюменской ТЭЦ-2, где увеличился объем теплообменных вод.

В 2006 г. наибольший объем сточных вод поступил в водные объекты г. Тюмени-357,42 млн. мили 26,7% от суммарного сброса сточных вод по области.

Объем сброса сточных вод в 2006 г. в г.Тюмени составил 8,7 млн. м, из них 7,92 млн. мпоступило в поверхностные водные объекты. Без очистки - 1,62 млн. м, недостаточно очищенные - 1,97 млн. м, нормативно очищенные - 0,98 млн. м, нормативно чистые- 3,35 млн. м.

Из-за большого объема водоотведения увеличился сброс загрязняющих веществ на ООО «Тюмень Водоканал» (сульфаты на 21,6% , или 760,0 т; хлориды на 27,8%,или 1000,0 т; фосфор на 16,6%,или 23,4 т; нитраты на 111,0%, или 1445,3 т; нитриты на 23,9%ё или 3,5 т).

За счет реконструкции и ввода в строй очистных сооружений ООО «Тюмень Водоканал» снизилось поступление в водные объекты: взвешенных веществ на 27% (660 т), алюминия на 5,3% (0,8 т), цинка на 8,2% (0,2 т), свинца на 40,7 % (0,11 т).

На территории Калининского округа г. Тюмени (микрорайон Южный, район Дома обороны, д. Плеханова, Московский тракт, ул. 30 лет Победы и.т.д.) по-прежнему выше предельно допустимых значений в подземных водах зафиксирована концентрация ионов аммония, брома, свинца, фенолов. По сравнению с уровнем 2005 г. содержание аммония увеличилось в 6,6 раза (1,2-20,6 ПДК), фенолов и свинца - в 3,8 раза (от 3,3 до 87 ПДК и до 3,84 ПДК соответственно). Концентрация брома в подземных водах наблюдается на уровне прошлого года (2 ПДК). Также в 2006 г. были обнаружены повышенные концентрации кремния (2 ПДК), нитритов (5,3 ПДК), нефтепродуктов (1 ПДК), бария (3 ПДК), алюминия (1,4-2,2 ПДК) [7].

Подземные воды в отличие от поверхностных не требуют сложной очистки. В практике водоснабжения вопросами обезжелезивания природных вод начали заниматься более 100 лет назад. В настоящее время разработана безреагентная технология очистки подземных вод, которая и используется на Велижанском водозаборе. Одновременно с очисткой воды от железа в ней снижается содержание марганца и улучшаются физические свойства такие, как мутность, цветность и окисляемость, без дополнительных затрат на эти цели.

Очистка поверхностных вод требует больших финансовых средств. В качестве основных реагентов используются:

- сернокислый алюминий для снижения мутности, обесцвечивания и обеззараживания воды;

- полиакриламид для улучшения эффекта осветления, ускорения образования хлопьев и осаждения взвешенных частиц;

- перманганат калия для ускорения процессов окисления органических веществ;

- кальцинированная сода для подщелачивания воды;

- жидкий хлор для обеззараживания.

В качестве фильтрующих материалов используются кварцевый песок и активированный уголь.

Используемая двухступенчатая технология позволяет очищать воду от взвешенных веществ, нефтепродуктов, бактериальных загрязнений; активированный уголь способен задерживать СПАВ и фенолы. Но в процессе очистки образуются загрязнения, которые отсутствуют в исходной воде, - это прежде всего продукты хлорирования воды (диоксины) и остаточный алюминий.

В г. Тюмени проскок алюминия через песчаные фильтры наблюдается систематически, особенно при применении повышенных доз коагулянта в случаях ухудшения качества речной воды.

Кроме того, имеет место вторичное загрязнение уже очищенной воды непосредственно в системе водоснабжения города. Изношенность труб составляет 80% при невозможности их профилактической промывки из-за отсутствия централизованной ливневой канализации, что приводит к обогащению воды железом, ухудшению органолептических свойств.

Проблема хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Тюмени заключается в неправильном выборе основного источника водоснабжения (р. Тура), а отсюда - высокие затраты на водоподготовку, возможные сбои в водоснабжении в случае крупных аварийных сбросов, низкое качество воды, которое может служить причиной различных заболеваний населения. К тому же, как в поверхностных, так и в подземных водах наблюдается дефицит фтора и йода, что может вызвать такие заболевания, как кариес зубов и эндемический зоб. Но поскольку фтор и йод питьевой воды занимает ничтожное место в балансе микроэлементов в организме человека, то основное внимание нужно уделить содержанию их в пищевых продуктах.

Производство и продажа бутилированной очищенной питьевой воды также не решает существующую проблему, т.к. для ее производства применяется так называемая глубокая очистка воды, позволяющая почти полностью удалить из воды все растворимые соли, в том числе и полезные, необходимые для организма человека.

Поэтому такая вода должна подвергаться искусственному введению солей кальция и магния. Положительного влияния искусственной воды на организм человека не замечено, однако перенасыщенная солями или чрезмерно мягкая вода (с недостатком солей) нарушает солевой баланс в организме человека, приводит к отложению солей и заболеваниям сердечно - сосудистой системы. К тому же приобретать бутилированную очищенную воду могут позволить себе лишь 10% населения.

Таким образом, в качестве основного, а в будущем, возможно единственного источника хозяйственно-питьевого водоснабжения города Тюмени должны выступать подземные воды. В настоящее время необходимо завершить работу по созданию надежных зон санитарной охраны Метелевского и Велижанского водозаборов с предотвращением и ликвидацией любых очагов загрязнения, т.к. сохранение и улучшение качества питьевой воды достигается не только путем совершенствования методов ее очистки, но и реализацией водоохранных мер [5].

2.2.2 Основной источник забора воды

Тура - самый длинный и второй (после р. Тавды) по площади бассейна и водоносности приток р. Тобол. Берет начало на восточном склоне Среднего Урала, в 18 км к северо-западу от г. Кушва Свердловской области и впадает в Тобол слева, на 260-м км от устья.

Длина реки 1030 км, длина от устья до границы Свердловской области - 257,4 км, до г. Тюмени - 186 км. Общая площадь водосбора 80400 км, площадь водосбора в пределах Тюменской области - 22747 км. Густота речной сети 0,14 км/км. Уклон незначительный 0,03%о. Долина имеет асимметричное строение, ее ширина изменяется от 6 до 18 км. Правый склон высокий - до 30-40 м, изрезан оврагами, левый - пологий, высотой до 17 м насчитывает несколько аккумулятивных террас.

Пойма двусторонняя, шириной 4-12 км, изрезана озерами, старицами, ложбинами.

Русло реки умеренно извилистое, устойчивое, неразветвленное, шириной в межень 60-150 м, на плесах 70-200 м. Берега высотой 5-7 м при слиянии с уступом террасы повышаются на 10-15 м. Дно реки ровное, песчаное на перекатах и глинисто-песчаное на плесах.

Река Тура относится к типу рек с весенним половодьем. В водном режиме реки четко выделяются четыре фазы: высокое весеннее половодье, низкая зимняя межень, летне-осенняя межень и незначительные по высоте паводки. Низкие уровни открытого русла наблюдаются в основном с августа по октябрь. Зимняя межень отличается устойчивостью, ее период составляет в среднем 140-160 дней. Зимняя межень устанавливается во второй половине ноября, а при наличии осенних дождевых паводков -в предзимний период. Наиболее маловодной река бывает в январе-марте.

Питание реки преимущественно снеговое. Соотношение подземной и поверхностной составляющих стока существенно меняется по сезонам. Весной доля подземного стока невелика - в среднем 9-11% суммарного за сезон. В период летне-осенней межени суммарный сток складывается из 60% поверхностного и 40% подземного. В зимний период питание идет только за счет грунтовых вод [10].

2.2.3 Головной водозабор

Хозяйственно-питьевое водоснабжение г. Тюмени до 1966 г. осуществлялось из р. Туры за счет Головного водозабора с очистными сооружениями мощностью 40 м/сут.

Забор воды из реки осуществляется с помощью затопленного железобетонного оголовка, входные отверстия которого оборудованы решетками. Место расположения водоприемника находится в черте г. Тюмени. тюмень водоснабжение очистка

Исходная вода по двум самотечным и двум сифонным трубопроводам подается на насосную станцию 1-го подъема и далее на очистный сооружения. Насосная станция первого подъема по степени обеспеченности подачи воды относится к 1-ой категории.

Технологический процесс очистки воды включает в себя цилиндрические смесители, смесители коридорного типа, цилиндрические осветлители, горизонтальные отстойники со встроенными камерами хлопьеобразования и скорые фильтры из кварцевого песка.

Для очистки речной воды до качества питьевой используются дорогостоящие химреагенты: кальцинированная сода, полиакриламид, сернокислый алюминий.

Для обеспечения необходимой бактериологической чистоты вода подвергается обеззараживанию - хлорированию.

Круглосуточный контроль поступающей на очистную станцию воды и подаваемой потребителям осуществляется Центральной лабораторией. По качеству речной воды вносятся корректировки в технологический регламент.

Подача воды в городскую сеть осуществляется из резервуара чистой воды насосной станции 2-го подъема [11].

2.2.4 Велижанский водозабор

Водоснабжение г. Тюмени за счет использования подземных вод Велижанского водозабора начато в январе 1972 г. за счет эксплуатации Велижанского и Тавдинского месторождений Западно-Сибирского артезианского бассейна.

В настоящее время на водозаборе насчитывается 98 эксплуатационных артезианских скважин, которые расположены на четырех лицензионных участках.

Скважины всех водозаборов расположены в стандартных павильонах и оборудованы насосами ЭЦВ- 10-63-110. Средний дебит одной скважины 50 м/час.

Скважины работают в круглосуточном режиме, вода из них поступает на станцию обезжелезивания. Подготовка воды (осветление, обезжелезивание) осуществляется на очистных сооружениях с помощью аэрации с последующим фильтрованием. Вода поступающая на очистку распределяется на 16 скорых фильтрах первой очереди и 8 фильтрах второй очереди. Фильтры загружены кварцевым песком.

Регенерация фильтрующей способности загрузки производится ее промывкой обратным потоком воды, которая забирается из резервуара чистой воды. Для обеспечения необходимой бактериологической чистоты вода подвергается обеззараживанию - хлорированию. Хлорирование осуществляется вводом хлорной воды в резервуар чистой воды.

В связи с непрерывно возрастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от загрязнения и истощения, рациональное использование имеют стратегическое значение. Вокруг каждой скважины всех водозаборов выдержан и огорожен в радиусе 30 м первый пояс зоны санитарной охраны -зона строго ограничения. В зоне строго ограничения запрещены все виды строительства, не имеющие непосредственного отношения к эксплуатации водозабора и водопроводных сооружений, проживание людей (в том числе работающих на водопроводе), а также применение ядохимикатов и удобрений. С учетом предотвращения возможности загрязнения питьевой воды через оголовки и устья все скважины расположены в стандартных павильонах, оголовки герметичны, устья зацементированы. В соответствии с «Рекомендациями по гидрогеологическим расчетам для определения границ II и III поясов зоны санитарной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения» выполнены расчеты границ II и III поясов, распространяющихся от границ эксплуатируемых участков до 19 км.

Актуализация управления ресурсами в процессе эксплуатации подземных вод выражена в создании комплексной системы долгосрочных наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния подземных водоносных горизонтов под влиянием антропогенных факторов.

Начиная с 2001 года ТУМП "Водоканал" возобновил работы по ведению локального мониторинга Велижанской группы и Тавдинского месторождений по программе, согласованной с комитетом природных ресурсов по Тюменской области и территориальным центром «Тюменьгеомониторинг». Режимные наблюдения на эксплуатируемых месторождениях с целью оценки изменения их состояния, связанного с водоотбором из подземных источников, а также с целью охраны подземных вод от истощения и загрязнения проводятся на 68 наблюдательных скважинах. Для уточнения данных используются замеры 20 эксплуатационных скважин [12].

2.2.5 Метелевский водозабор

В настоящее время основным источником водоснабжения г. Тюмени является построенный в 1982 году Метелевский водозабор поверхностных вод из реки Туры с проектной производительностью 150 тыс. м/сут.

Забор воды из реки осуществляется с помощью затопленного железобетонного оголовка, входные отверстия которого оборудованы решетками.

Водоприемник размещен вне пределов зон движения судов, плотов, участка возможного разрушения берега, скопления плавника и водорослей, а также участков возникновения заторов. Место расположения водоприемника находится выше по течению от г. Тюмени.

Речная вода по двум стальным водоводам диаметром 1000 мм, длиной каждый - 45 м подается на станцию 1-го подъема, далее - на очистный сооружения.

Насосная станция первого подъема по степени обеспеченности подачи воды относится к 1-ой категории.

Технологический процесс очистки воды включает в себя перегородчатые смесители горизонтального типа, камеры хлопьеобразования, горизонтальные отстойники и скорые фильтры из кварцевого песка.

Для очистки речной воды до качества питьевой используются дорогостоящие химреагенты: кальцинированная сода, полиакриламид, сернокислый алюминий.

Для обеспечения необходимой бактериологической чистоты вода подвергается обеззараживанию - хлорированию.

Круглосуточный контроль поступающей на очистную станцию воды и подаваемой потребителям осуществляется Центральной лабораторией. По качеству речной воды вносятся корректировки в технологический регламент.

Подача воды в городскую сеть осуществляется из резервуара чистой воды насосной станции 2-го подъема.

С 2003 г. на Метелевском водозаборе внедряется автоматическая система управления технологических параметров (АСУ ТП) водоснабжения г. Тюмени, предназначенная для дистанционного контроля в реальном масштабе времени автоматизированных насосных станций и контролируемых пунктов (АПК) с центрального диспетчерского пункта с использованием УКВ радиоканала.

Для защиты людей от воздействия электромагнитного излучения радиочастотного диапазона предусмотрены организационные и инженерно-технические мероприятия при радиопередачах технологической информации с контролируемых пунктов.

АСУ ТП обеспечивает:

- снижение энергетических, ресурсных и трудовых затрат на основе применения микропроцессорной вычислительной техники и современной приборной автоматики;

- дистанционный контроль давлений и расходов в контрольных точках системы водоснабжения;

- контроль предельных значений параметров уровней в резервуарах, проникновение в помещение АПК;

- автоматизацию учета расхода ресурсов потребителями;

- повышение надежности работы системы водоснабжения за счет возможности непрерывного контроля параметров и быстрого выявления неисправностей. Повышение надежности работы оборудования водоснабжения и канализации в результате внедрения АСУ ТП обеспечивается за счет возможности своевременной идентификации предаварийных состояний, предупреждения аварий и быстрой ликвидации их последствий.

Экономический эффект от внедрения АСУ ТП слагается из ряда факторов, основными из которых являются:

- снижение затрат по поддержанию режимов работы водоснабжения;

- повышение технико-экономических показателей работы технологических цехов и оборудования, надежности и бесперебойности водоснабжения [13].

На Метелевском водозаборе с помощью экспериментального варианта агрегата очистки воды методом углевания, специалистам удалось достичь весьма неплохих показателей. Только окисляемость воды удалось снизить на 80 процентов, а показатель остаточного алюминия снизить до нуля. Процесс совершенствования Метелевского водозабора не стоит на месте. Сейчас на нем ведутся пуско-наладочные работы двух новых фильтров с монтажом новой дренажной системы и внедрением уже зарекомендовавшей себя системы водовоздушной промыки [14].

2.3 Водоотведение

2.3.1 Городские очистные сооружения канализации

Городские очистные сооружения канализации введены в эксплуатацию в 1973 году с проектной производительностью 130 тыс. мв сутки или 47 млн. мв год. В 1996 году началось строительство второй очереди КОС производительностью 90 тыс. м в сутки. На сегодняшний день технологические линии механической чистки сточных вод второй очереди строительства пущены в эксплуатацию.

Оборудование, применяемое при очистке сточных вод: приемная камера, здание решеток, песколовки с круговым движением воды, песколовки аэрируемые, первичные радиальные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, насосные станции, воздуходувные станции, хлораторная; цех механического обезвоживания осадков, песковые площадки и иловые поля [15].

2.3.2 Методы очистки сточных вод

Метод очистки сточных вод - механический по принципу отстаивания и биологический по принципу поглощения микроорганизмами активного ила растворимых загрязнений. В упрощенном виде технологическая схема выглядит следующим образом. Сточные воды, имеющие в своем составе отбросы, взвешенные вещества, растворенные вещества, бактериальные загрязнения поступают на очистные сооружения. На первом этапе удаляются отбросы. На втором этапе выводятся взвешенные вещества. Механически очищенная сточная вода поступает на биологическую очистку, где при постоянной подаче кислорода протекают химико-биологические процессы очистки от растворенных загрязнений. Этот процесс дает эффективность снижения загрязнений от 80 до 95%. Далее на вторичных отстойниках осаждается вынесенный с очищенными стоками ил и выводится на иловые поля. После этого вода должна подвергаться обеззараживанию от болезнетворных микроорганизмов и сбрасывается в р. Туру.

Второй параллельной технологической линией очистки сточных вод является работа с выделенными осадками и отбросами. Отбросы вывозятся на полигон ТБО.

Осадок и избыточный ил подаются на иловые поля. С начала эксплуатации КОС в наличии имелись иловые поля в количестве 16 штук площадью 16 га. В 1996 году сданы в эксплуатацию 2 песковые площадки и 4 иловые площадки с бетонным основанием. Суточный объем подаваемой пульпы осадка на сегодня составляет 400-500 м3. При естественном обезвоживании срок сушки осадка в карте составляет 3 года. В 2000 году возникла острая необходимость форсирования строительства цеха механического обезвоживания осадка (ЦМОО). После рассмотрения нескольких вариантов было принято решение остановиться на декантерах фирмы «Вестфалия сепаратор». Пуск в эксплуатацию цеха мехобезвоживанияния увеличил возможность накопления осадка на исходных площадях на 27-50%. Осенью 2004 года начаты пуско-наладочные биологической стадии очистки на второй очереди строительства. Летом 2005 года планируется ввод в эксплуатацию.

Первая очередь ГОСК за длительные годы эксплуатации требует реконструкции.

После реконструкции первой очереди и полного пуска эксплуатации второй очереди все сточные воды, поступающие на ГОСК будут проходить очистку в полном объеме [16].

Подготовка питьевой воды из поверхностных водоисточников основана на традиционных методах ее осветления коогулированием. На большинстве действующих водопроводных станций в качестве коогулянта применяют сульфат алюминия, который при непостоянных показателях очищаемой воды, ее низкой температуре, высокой цветности, низкой мутности и малом щелочном резерве не гарантирует стабильно высокого качества питьевой воды согласно СанПиН 1.1.4.1074-01. Для достижения необходимой очистки воды приходится работать повышенными дозами сульфата алюминия, что приводит к увеличению содержания остаточного алюминия и низкому водородному показателю (pH), а это, в свою очередь, неблагоприятно воздействует на организм человека.

В период с 1995 года и по настоящее время оксихлорид алюминия используется более чем в сорока городах России, таких как Новосибирск, Екатеринбург, Нижний Тагил, Ижевск, Кемерово и других.

На тюменском водопроводе начиная с 2000 года проводится оценка эффективности оксихлорида алюминия по сравнению с сульфатом алюминия в различные сезоны года в лабораторных условиях. Пробная партия оксихлорида алюминия производства ООО "Реагент" была отработана на первой очереди Метелевского водозабора (г.Тюмень) 6 декабря 2004 года.

Качество очищаемой воды обработанной оксихлоридом алюминия, характеризуется меньшими значениями мутности в 3,5 раза, остаточного алюминия в 3-4 раза и повышенными значениями pH.

Следующий эксперимент по применению оксихлорида алюминия на очистных сооружения Метелевского водозабора был начат 4 мая 2005 года в весенний паводок при дефиците щелочности речной воды. Было отработано несколько вариантов применения оксихлорида алюминия, а также в смеси с сульфатом алюминия. Сравнительная характеристика проведенных экспериментов позволяет предположить, что с повышением температуры и щелочности исходной речной воды в послепаводковый период потребность в оксихлориде алюминия постепенно уменьшается, а значит выгоднее применять оксихлорид алюминия сезонно. В весенний паводок доза сернокислого алюминия самая минимальная. Оксихлорид алюминия необходим для снижения концентрации остаточного алюминия, которая уменьшается в два раза по сравнению с работой сернокислым алюминием. При таком подходе отпадает необходимость в подщелачивании содой, примение которой вызывает ряд негативных явлений: повышается мутность и цветность воды, ухудшается вкус и увеличивается расход хлора для обеззараживания воды.

В настоящее время, после двухмесячной работы с использованием оксихлорида алюминия, значительно улучшилась вода по вкусовым качествам. Содержание остаточного алюминия и водородный показатель соответствует санитарным нормам [9].

2.3.3 Требования к составу сточных вод

1. Централизованная система коммунальной канализации предназначена для приема и очистки вод от населения (бытовых сточных вод).

2. В централизованную систему коммунальной канализации г. Тюмени разрешается принимать производственные сточные воды, которые могут быть очищены на ГОСК совместно с бытовыми сточными водами, при этом не нарушающие работу канализационных сетей и сооружений, не представляющие опасности для обслуживающего персонала.

3. Запрещается сбрасывать в централизованную систему канализации г. Тюмени сточные воды, содержащие:

- соединения, которые могут образовывать в канализационных сетях и сооружениях токсичные газы (сероводород, окись углерода, цианистый водород, сероуглерод, пары легколетучих ароматических углеводородов и др.);

- растворители (бензин, керосин, диэтиловый эфир, дихлорметан, бензолы, четыреххлористый углерод и т.п.);

- радиоактивные вещества;

- опасные бактериальные загрязнения, возбудители инфекционных заболеваний;

- загрязнения, засоряющие сооружения городской канализации (трубы, решетки, колодцы) или откладывающиеся на них (окалина, известь, песок, гипс, металлическая стружка, волокна);

- вещества, ухудшающие биологическую очистку сточных вод на сооружениях;

- нерастворимые масла, смолы, мазут;

4. Не подлежат сбросу в городскую канализацию:

- концентрированные маточные и кубовые растворы;

- нормативно-чистые производственные сточные воды;

- осадки из локальных очистных сооружений, грунт, строительный и бытовой мусор, отходы производства;

- производственные сточные воды, содержащие только минеральные вещества и вещества для которых не установлены предельно допустимые концентрации (ПДК);

- дренажные воды, дождевые сточные воды, поливомоечные воды (в исключительных случаях при наличии технической возможности ГОСК прием может быть разрешен).

5. Сточные воды могут быть приняты в централизованную систему коммунальной канализации г. Тюмени:

- если содержание в них загрязняющих веществ не превышает нормативов сброса;

- если показатели общих свойств сточных вод не превышают нормативные, устанавливаемые едиными для сточных вод всех категорий абонентов, исходя из требований к защите сетей и сооружений систем канализации, а именно:

- температура сточных вод < 40°С;

- 6,5 < рН > 8,5;

- кратность разбавления, при которой исчезает окраска в столбике 10 см < 1:11;

- ХПК : БПК5 < 2.5;

- общая минерализация 1000 мг/дм;

- сульфиды < 1,5 мг/дм.

6. Абонент обязан доводить качественный состав сточных вод до уровня предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ, принимаемых в централизованную систему коммунальной канализации г. Тюмени, путем предварительной очистки на локальных сооружениях.

7. При заключении договора на сброс сточных вод с абонентами, на период, необходимый для выполнения мероприятий по достижению предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах, сбрасываемых в централизованную систему коммунальной канализации г. Тюмени, «Тюмень Водоканал» может установить временные условия приема сточных вод [17].

Заключение

В настоящее время хозяйственно-питьевое водоснабжение областного центра осуществляется за счет трех водозаборов: из подземных вод (Велижанский водозабор) с ежесуточной добычей 80-85 тыс. м³ и из р. Туры (Головной и Метелевский водозаборы) с подачей 150 тыс. м³/сут.

Система водоснабжения г. Тюмени в основном централизованная. Общая протяженность водопровода составляет 784,2 км при обеспеченности (полном уровне благоустройства) 88% жителей, в том числе на балансе МУПП «Водоканал» находится около 590 км. Однако плохое техническое состояние труб (износ до 80%), невозможность их профилактической промывки из-за отсутствия централизованной ливневой канализации приводят к вторичному загрязнению очищенной воды.

Общая протяженность канализационных сетей с коллекторами в настоящее время составляет около 460 км, ежесуточный прием сточных вод - до 152,9 тыс. м³.

Из общего объема суточного водопотребления городом (230-250 тыс. м³) комплекс существующих сооружений (ГОСК-1) может очистить только 130 тыс. м³, что постоянно создает угрозу загрязнения р. Туры (вниз по течению) сбросами неочищенных сточных вод.

Для обеспечения Тюмени питьевой водой, оздоровления социально-экологической и санитарно-гигиенической ситуации, улучшения состояния здоровья населения разработана городская водохозяйственная программа. В ней предусмотрен комплекс первоочередных мероприятий и механизм их реализации:

- развитие мощностей водоочистных станций на всех водозаборах;

- совершенствование методов и технологии обработки воды, систем подачи и водоотведения;

- предотвращение вторичного загрязнения воды за счет реконструкции существующих и строительства новых водоразводящих сетей и сетей канализации;

- повышение надежности функционирования систем распределения и водоотведения;

- совершенствование хозяйственного механизма водопользования и нормативно-правовой базы, способствующих экономии очищенной воды [2].

Список литературы

1. Булыгина О.П. Целевая программа «Обеспечение города Тюмени питьевой водой и первоочередные мероприятия по улучшению водоснабжения до 2010 г.» .

Тюмень, 1998. 18 с.

2. Вода России. Речные бассейны / Под науч. ред. А.М. Черняева; ФГУП РосНИИВХ. - Екатеринбург: Издательство « АКВА-ПРЕСС», 2000.-536 с., 16 с. Илл.вкл.

3. Гидрогеология СССР. Т.16. Западно-Сибирская равнина / Тюменская, омская, новосибирская и Томская области/ Н.В. Роговская, Н.И. Толстихин, В.М. Фоми. М.: Недра, 1970.-378 с.

4. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. / Под ред. Исаева Л.К. Спб.: Эколого-аналитический информационный центр «Союз», 1998. 896 с.

5. Проблемы географии и экологии Западной Сибири: Сборник. Выпуск 5. Тюмень: Издательство Вектор Бук, 2003-160 с.

6. Экологическое состояние, использование природных ресурсов, охрана окружающей среды Тюменской области / Тюменский областной комитет охраны окружающей природной среды и природных ресурсов, Тюмень, 1998. 165 с.

7. Экологическое состояние, использование природных ресурсов, охрана окружающей среды Тюменской области / Департамент недропользования и экологии Тюменской области. Тюмень, 2007. - 246 с.

8. http://www.vodokanal.com/about/history/

9. http://www.vodokanal.com/about/laboratory/alum/

10. http://www.vodokanal.com/watersupply/main/

11. http://www.vodokanal.com/watersupply/giving/head/

12. http://www.vodokanal.com/watersupply/giving/velizhan/

13. http://www.vodokanal.com/watersupply/giving/metelev/

14.http://www.vodokanal.com/news/

15. http://www.vodokanal.com/sewer/gosk/

16. http://www.vodokanal.com/sewer/gosk/methods/

17. http://www.vodokanal.com/sewer/conditions/orders/

Размещено на Allbest.ru

...