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.[11]
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.[12]
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).[13]
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.
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 км², 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.[14]
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.[15]
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.[16]
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.)