• Ешқандай Нәтиже Табылған Жоқ

113 УДК 628. 162

А.Е. Идрисова, А.С. Акмуллаева, А.М. Маусумбаева

Жетысуский государственный университет им.И.Жансугурова, г. Талдыкорган ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЧИСТКЕ

ВОДЫ МЕТОДОМ АЭРАЦИИ

Мақалада табиғи сорбенттерін қолданып сүзу және аэрациялаумен табиғи суларды шаруашылық-ауыз сумен жабдықтауда қолдануды қамтамасыз ету үшін табиғи суларды деманганациялау әдісін пайдалануы қарастырылады.

In the article examine development of natural water demanganation method by filtering and aeration applying local natural sorbents to provide use of the natural waters in drinking water supply.

В «Концепции экологической безопасности Республики Казахстан на 2004-2015 годы» большое внимание уделяется основам государственной политики в области охраны окружающей среды, предупреждению истощения и загрязнения водных ресурсов, внедрению новых технологий при строительстве и реконструкции сооружений по очистке природных вод.

В Программу действий Правительства Республики Казахстан внесено постановление о принятии мер по обеспечению населения доброкачественной питьевой

114 водой в нормативных объемах.

В результате антропогенного влияния на среду обитания, появления новых отраслей промышленности, совершенствования существующих технологий возрастают требования, предъявляемые к воде.

Вода содержит в своем составе целый ряд химических элементов и соединений, многие из которых препятствуют использованию воды в хозяйственно-питьевых и промышленных целях.

Длительное употребление питьевой воды с излишней концентрацией таких элементов, как свинец, железо, марганец приводит к различным заболеваниям человека, повышенное содержание металлов в воде отрицательно воздействует на растительный и животный мир.

Марганец является необходимым элементом в организме человека, но его повышенное содержание вредно для здоровья. В избыточных количествах марганцовые соединения действуют как яды, вызывая хронические отравления. Попадая в организм, марганец реагирует с рядом химических элементов, образуя соединения, которые депрессируют ферменты. В организм человека марганец попадает с водой и растительной пищей, он необходим для активации ряда ферментов, например, дегидрогеназы изолимонной и яблочной кислот, декарбоксилазы пировиноградной кислоты.

Повышенное содержание марганца в воде придает ей металлический или вяжущий привкус, при контакте с воздухом – окраску. Вода с излишней концентрацией загрязнений причиняет неудобства в быту, присутствие в воде марганца может способствовать развитию в трубах, теплообменных аппаратах, водораспределительных сетях, водоразборной арматуре марганцевых бактерий, продукты жизнедеятельности которых вызывают уменьшение сечения, а иногда их полную закупорку. Содержание марганца строго ограниченно в воде, используемой в бумажной, текстильной, пищевой, химической и других отраслях промышленности, поэтому СанПиН РК-3.01.067-97 регламентирует безвредное содержание марганца в воде 0,1 мг/дм3 [1].

Для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения г.Уральска в пределах месторождения подземных вод «Уральское» функционирует

централизованный водозабор, обеспечивающий 54 % потребности в воде, остальные 46

% воды получают путем очистки воды поверхностного источника – реки Урал.

Водоотбор подземной воды производится из 22 скважин, глубина которых колеблется от 51 м до 146 м. Скважины оборудованы глубинными погружными электронасосами, в водоприемной части скважин установлены фильтровальные колонны.

Суммарная производительность скважин составляет 30 тыс. м3/сут. Из скважин вода подается в резервуары чистой воды и затем после обеззараживания жидким хлором направляется по водоводам в разводящие сети города.

Контроль качества подаваемой потребителям воды осуществляется базовой лабораторией областного управления «Водоканал». Пробы воды отбираются и анализируются по бактериологическим и органолептическим показателям ежедневно, а по химическим показателям согласно графику Государственного санитарного надзора города.

Содержание марганца в природной воде по всем 22 скважинам Уральского подземного водозабора превышает предельно-допустимую концентрацию, равную 0,1 мг/дм3. Значения содержания марганца находятся в интервале от 0,18 мг/дм3 до 0,61 мг/дм3, что дает превышение предельно-допустимой концентрации в 1,8 ÷ 6,1 раза, поэтому важной и необходимой задачей является выбор оптимального метода, сооружений, технологической схемы деманганации природной воды.

115

В г.Уральске были проведены исследования на опытно-экспериментальной установке по схеме одноступенчатого фильтрования [2].

В ходе исследований решались следующие задачи:

- изучение состава и свойств природных вод, содержащих марганец;

- анализ и обоснование современных методов и технологических схем деманганации природной воды;

- установление оптимальных режимов и условий работы фильтров очистки природной воды;

- разработка рациональной и оптимальной технологической схемы очистки природной воды от марганца фильтрованием и аэрацией;

- установление экономической эффективности очистки природной воды от марганца фильтрованием и аэрацией.

В проведенных сериях опытов установка по деманганации воды была смонтирована на насосной станции пятого подъема подземного водозабора, расположенной в непосредственной близости со скважинами № 3а и № 4.

Деманганацию проводили методами фильтрования и аэрации кислородом воздуха.

Установка представляет собой зернистый фильтр, фильтрационная колонка которого загружена сорбентом.

Фильтровальная колонка загружалась сорбентом средней фракции, фильтрация проводилась путем пропуска воды сверху вниз, в колонку фильтра подавался кислород.

Таким образом, в фильтре были совмещены процессы окисления и фильтрования.

Прирост потерь напора фиксировался с помощью пьезометров в течение всего фильтроцикла. Периодичность изменений потерь напора составила от 2 до 76 часов в зависимости от продолжительности фильтроциклов. Содержание марганца в фильтрате контролировалось 3 раза в течение фильтроцикла, при этом пробы отфильтрованной воды отбирались через специальные пробоотборники. В исходной воде, в фильтратах в течение всего периода экспериментов фиксировалось содержание марганца. Исходная вода подавалась из магистрального водовода после резервуара чистой воды (РЧВ). Отвод фильтрата осуществлялся через трубопровод в нижней части фильтра.

Работу фильтра контролировали определением содержания марганца в профильтрованной воде. Серию опытов прекращали после того, как результаты анализов показывали, что фильтр не очищает от марганца. Перед следующей серией опытов проводили промывку фильтра с интенсивностью подачи воды 5-6 м2. Промывка фильтра осуществлялась исходной водой сверху вниз. Промывная вода после фильтра смывалась в отводящий трубопровод.

По результатам проведенных исследований рекомендованы следующие оптимальные параметры работы фильтра для удаления из воды марганца:

рекомендуемая скорость фильтрования – 5,0 м∕ч, продолжительность фильтроцикла – 60 часов.

ЛИТЕРАТУРА

1 СанПиН 3.01.067-97 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

2 Николадзе Г.И., Минц Д.М., Кастальский А.А. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. – М.: Высшая школа, 1984.– 368 с.

УДК 629.331

Э.М. Кадимова

116

Школа №16 г. Актобе

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АВТОТРАНСПОРТОМ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Г. АКТОБЕ

В статье изложены результаты исследования загрязнения воздушной среды автотранспортов одного из крупных промышленных городов Казахстана. Для определения загрязнения воздушной среды использована методика, предложенная кафедрой экологического образования Санкт-Петербургского университета.

Бұл мақалада iрi өнеркәсiптiк Қазақстан қалаларының бiрi автокөлiктердiң әуе ортасының ластануының зерттеу нәтижелерi айтылған. Әуе ортасының ластануының анықтаулары үшiн Санкт-Петербор университетi экологиялық бiлiмiнiң кафедра ұсынған әдiстеме қолдану.

This article examines the results of research of automobile air pollution of one of the largest industrial cities of Kazakhstan. In order to determine the air pollution the methods offered by the chair of ecological education in St. Petersburg University were introduced.

Наблюдения за состоянием и загрязнением окружающей среды на урбани- зированных территориях показывают, что основным источником загрязнения ат- мосферного воздуха становится автотранспорт. В городах Казахстана на долю передвижных источников загрязнения приходится более половины объема всех выбросов в атмосферу. В статье изложены результаты исследования загрязнения воздушной среды автотранспортов одного из крупных промышленных городов Казахстана. Для определения загрязнения воздушной среды использована методика, предложенная кафедрой экологического образования Санкт-Петербургского университета. Также в качестве определения уровня загрязнения воздушной среды и почвы был использован метод биоиндикации – оценки состояния окружающей среды по реакции живых организмов.

Воздух – основной компонент окружающей природной среды. Без пищи человек может обходиться пять недель, без воды пять дней, без воздуха пять минут. Но нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и его определенной чистоты. От качества воздуха зависят здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность любых конструкций зданий, сооружений.

Атмосферный воздух – необходимый природный ресурс. Кислород, входящий в состав атмосферы, используется живыми организмами в процессе дыхания. Он применяется при сжигании любого топлива в различных производственных установках.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха является сжигание ископаемого топлива для получения тепла и электричества, а также в двигателях автомобилей.

Токсичные компоненты вредных выбросов промышленных предприятий и автотранспорта непосредственно воздействуют на население, животных, растительность, находящихся и в фоновой зоне.

В последнее время все большую роль в формировании загрязнения атмосферного воздуха играет автотранспорт. Город Актобе входит в число 10 городов с высоким уровнем загрязнения воздуха. Это такие города как Алматы, Шымкент, Темиртау, Караганда, Тараз, Риддер и Усть-Каменогорск [1].

Актобе располагается на западе Казахстана и является центром хромоперерабатывающей промышленности. В городе на площади 2,3 тыс. км проживает 306,6 тыс. человек. По данным Управления дорожной полиции ДВД

117

Актюбинской области, в г. Актобе зарегистрировано 95734 единицы автотранспорта. В том числе 80181 единица транспорта физических лиц (70531 легковой автомобиль, 4223 грузовых автомобиля, 1499 автобусов, 722 единицы мототранспорта, 3206 прицепов) и 15553 единицы транспорта юридических лиц (6382 легковых автомобиля , 5940 грузовых автомобилей, 1166 автобусов, 24 единицы мототранспорта, 2141 прицеп).

Автотранспорт является основным поставщиком атмосферы оксидами азота NOх (смесью оксидов азота NO и NO2) и угарным газом (оксидом углерода (II), CO).

Доля транспортного загрязнения составляет 60% по CO и более 50% по NOx от общего загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание CO и NOx можно обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а так же двигателя в режиме прогрева. Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу их выхлопных (отработанных) газов, за определенный промежуток времени.

К токсичным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3- 10 %), углеводороды – несгоревшее топливо (до 3 %) и оксиды азота (до 0,8

%), сажа [2].

Для определения загрязнения воздушной среды была использована методика, предложенная кафедрой экологического образования Санкт-Петербургского университета [3].

Методика предназначена для получения исходных данных, необходимых для расчетных оценок количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, было оценено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени, нормы расхода топлива автотранспортом, значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего.

В таблице 1 приведены средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города [4].

Таблица 1 Тип автотранспорта Средние нормы расхода

топлива (л на 100 км) Удельный расход топлива Yi (л на 1 км)

Легковой автомобиль 11-13 0,11-0,13

Грузовой автомобиль 29-33 0,29-0,33

Автобус 41-44 0,41-0,44

Дизельный грузовой

автомобиль 31-34 0,31-0,34

В таблице 2 представлены значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего [4].

Таблица 2

Вид топлива Значение коэффициента (К)

Угарный газ Углеводороды Диоксид азота

Бензин 0,6 0,1 0,04

Дизельное топливо 0,1 0,03 0,04

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км, то есть равного удельному расходу.

118

В ходе исследований были изучены структура и интенсивность автотранспортных потоков в городе Актобе, произведен расчет выбросов в атмосферу основных загрязняющих веществ - угарного газа, углеводородов, диоксида азота, диоксида серы.

В целях изучения сравнения уровня загрязненности воздушной среды были выбраны разные точки города:

1) парковые зоны – лесополосы 11- 12 микрорайонов;

2) улицы Тургенева, Чернышевского, Селиверстова, проспект Мира (вблизи крупных промышленных предприятий, таких как Актюбинский завод хромовых соединений (АЗХС), Актюбинский завод ферросплавов (АЗФ), ТЭЦ);

3) вдоль центральных автотрасс – проспект Абулхаир-хана, проспект А.Молдагуловой.

Анализ данных, полученных в результате проведенных исследований, показал, что загрязняющие вещества в наибольшей степени концентрируются вблизи источников загрязнений. Так, источник поступления вредных веществ на территории улиц Тургенева, Чернышевского, Селиверстова, Рыскулова и проспекта Мира – это АЗХС, АЗФ, ТЭЦ, а на проспекте А. Молдагуловой - автотранспорт.

Территория парковой зоны 11-12 микрорайонов получила оценку как зона с относительно благополучной экологической ситуацией.

Также в качестве определения уровня загрязнения воздушной среды и почвы был использован метод биоиндикации – оценки состояния окружающей среды по реакции живых организмов. Этим видом-индикатором была выбрана сосна, она росла на территории всех исследованных участков. Сосна - специфический биоиндикатор на увеличение концентрации диоксида серы в воздухе. И что интересно, сосны, растущие в районе проспекта Мира, имеют ярко выраженную окраску хвои.

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Воздушная среда в районе проспекта Абулхаир-хана и проспекта А.Молдагуловой загрязнена («тревога»). Здесь наблюдался 2 класс повреждения хвои – хвоинки с небольшим числом мелких пятен. 2 и 3 усыхания хвои – усох кончик 2-5 мм, 3 класс - усохла треть хвоинки.

2. Воздушная среда на территории улиц Тургенева, Чернышевского, Селиверстова, Рыскулова, проспекта Мира - грязная («опасно»). Здесь наблюдался 3 класс повреждения хвои – хвоинки с большим числом черных и желтых пятен, некоторые из них крупные - во всю ширину хвоинки, а также 3 и 4 классы усыхания хвои.

Такое состояние деревьев лишний раз свидетельствует о том, что район улиц, прилегающих к промышленной зоне, характеризуется как зона экологического бедствия по содержанию вредных веществ в атмосферном воздухе.

В связи с этим для снижения уровня поступления и содержания вредных веществ в атмосферном воздухе предлагается провести следующие мероприятия:

- все городские предприятия должны быть переведены на безотходные технологии или оснащены высокоэффективными очистными сооружениями;

- наиболее вредные из них перепрофилировать на производство менее вредной продукции или вывести за городскую черту, что позволит полнее использовать способности природы к самоочищению;

- создать «спальные» районы, изолированные от крупных транспортных магистралей и промышленных предприятий;

- своевременно и качественно проводить ремонт автотранспорта, что в 2-3 раза сократит выброс вредных веществ;

- рациональная организация транспортных потоков, ведущая к снижению количества остановок транспорта у светофоров, во время которых и происходит основная масса вредных выбросов;

119

- способствовать расширению перевозок пассажиров с помощью троллейбусов, что несколько снизит поступление вредных веществ в воздушную среду;

- совершенствование конструкций автомобильных двигателей, перевод их на сжиженный газ, что существенно снизит токсичность отработавших газов, сведет к нулю выбросы свинца, сажи и копоти;

- засаживать широколиственными кустарниковыми породами территорию проезжающей части, так как на объемной листовой пластине собирается больше пыли от выхлопных газов автотранспорта;

- в летний период, после часа «пик», утром и вечером, производить полив улиц города.

Без автотранспорта сложно представить себе современный город. Сохранить чистый воздух в г. Актобе реально, главное – серьезно подойти к осуществлению снижения губительного влияния автотранспорта на качество воздушной среды, что, в конечном счете, приведет к улучшению экологической ситуации в городе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан. Выпуск 1 (111), январь, 2009 г.

2. Безопасность жизнедеятельности. ВШП «Әдилет», 2000 г.

3. Практикум по экологии: учебное пособие под редакцией С.В. Алексеева, 1996 г.

4. Теплотехника. В.И. Луканин, М.Г. Шатров и др., Москва , 1999 г.