Влияние Тихорецких водоочистных сооружений на экологию реки Челбас

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №34 муниципального образования г.Тихорецк

Адрес          электронная почта      телефон

Краевая заочная научно-практическая конференция Малой сельскохозяйственной академии учащихся в 2013 году

Влияние Тихорецких водоочистных сооружений на экологию реки Челбас

Номинация «Водная экология»

                      Автор: Остапчук Артём, 9А  класс,  

                 Руководитель: Соколова  Нина    Михайловна, учитель химии                          

                                                          2013

                                                   Аннотация

    В настоящее время через Тихорецкие  водоочистные сооружения ежесуточно проходят более  10,4 тысяч  кубических метров бытовых и промышленных сточных вод. После очистки они сливаются в реку Челбас.  Качество сливных вод контролируется. Однако до сих пор никем ранее не исследовалась проблема влияния качества сливных вод на экологическое состояние реки Челбас.

    Сильно заросшая и заиленная  река Челбас являет яркий пример реки, находящейся в состоянии «старости» и угасания. Губительным для флоры и фауны такой реки является повышенное содержание в сливных водах свободного хлора. Гипохлорирование- последний этап очистки сточных вод, когда тяжёлые металлы удалены в виде осадков, а органические примеси – в результате биоочистки.

    Цель  работы: исследовать соответствие сточных вод Тихорецких  водоочистных сооружений нормативам предельно-допустимого сброса (ПДС), установленным органами по охране природы, перед сбросом их в реку Челбас.

    Задачи: Изучить структуру Тихорецких водоочистных сооружений. Исследовать качество сточных вод после очистки на содержание свободного хлора. Исследовать на содержание свободного хлора воду в прудах.

   Объекты исследования: Тихорецкие водоочистные сооружения; сточные воды после очистки, вода из прудов.

   Методы исследования: химический анализ, наблюдение, измерение, сравнение.       Практическая часть проекта состоит из двух разделов.  Первый раздел  - это изучение структуры Тихорецких  водоочистных сооружений, в том числе установки для получения гипохлорита натрия. Второй раздел-исследование качества сточных вод после очистки и в прудах.

    В ходе исследований обнаружено, что муниципальные очистные сооружения города Тихорецка работают стабильно и обеспечивают очистку сточных вод до нормативов предельно-допустимого сброса (ПДС), установленных органами по охране природы.

Для развития и модернизации объекта водоотведения,  сокращения затрат и повышения качества очистки сточных вод необходимо производить замену морально и физически устаревшего, изношенного оборудования. Результат деятельности Тихорецких водоочистных сооружений не ухудшает экологию реки Челбас.

Оглавление

1.   Введение__________________________________________________3

2.   Литературный обзор________________________________________4

      2.1  Характеристика реки Челбас___________________________  4

            2.2  Характеристика городских водоочистных сооружений_____  4

            2.3  Очистка сточных вод перед сбросом в реку Челбас_________ 4

            2.4  История применения гипохлорита натрия_________________5

            2.5  Преимущества  метода гипохлорирования ________________ 6

            2.6  Установка для электролиза растворов солей_______________ 7

3.  Практическая часть_________________________________________8

            3.1  Проведение анализа воды на свободный хлор______________8

            3.2. Обработка результатов_________________________________ 8                                     4.   Выводы____________________________________________________9

5.   Использованная литература_________________________________10                                              6.   Приложения_______________________________________________11

                                                                3

                                                        Введение

    В настоящее время через Тихорецкие  водоочистные сооружения ежесуточно проходят более  10,4 тысяч  кубических метров бытовых и промышленных сточных вод. После очистки они сливаются в реку Челбас.  

Сильно заросшая и заиленная  река Челбас являет яркий пример реки, находящейся в состоянии «старости» и угасания.

 Цель  работы: исследовать соответствие сточных вод Тихорецких водоочистных сооружений нормативам предельно-допустимого сброса (ПДС), установленным органами по охране природы, перед сбросом их в реку Челбас.

Задачи:

Изучить структуру Тихорецких водоочистных сооружений

Исследовать качество сточных вод после очистки

Объекты исследования: Тихорецкие водоочистные сооружения; сточные воды после очистки.

Методы исследования: химический анализ, наблюдение, измерение, сравнение.

 Практическая часть проекта состоит из двух разделов.  Первый раздел  - это изучение структуры Тихорецких  водоочистных сооружений, в том числе установки для получения гипохлорита натрия. Второй раздел – исследование качества сточных вод после очистки.

.

                                                          4

   2.Литературный обзор

   2.1  Характеристика реки Челбас

  Челбас течет юго-западнее Еи. Длина Челбаса около 288 км, площадь 3950 кв. км.

На pеке  Челбас и ее притоках построено около 120 прудов, используемых для обводнения и рыбоводства. Сильно заросшая и заиленная Челбас являет яркий пример реки, находящейся в состоянии «старости» и угасания.(Приложение 1)

 Воды реки Челбаса  высокоминерализованные и жесткие. Содержание солей в них колеблется от 2000 до 5200 мг/л. Преобладающими (по весу) ионами являются сульфатный, натрия и гидрокарбонатный.

 Питьевые, технические и ирригационные качества воды р. Челбаса низкие.

    В долине Челбаса расположены станицы Тихорецкого района Архангельская и Новорождественская.

 Экологическое состояние воды в реке на продолжение последнего столетия неуклонно ухудшается (1.стр. 23)

   2.2  Характеристика городских водоочистных сооружений

  В Тихорецком районе очистка сточных вод осуществляется биологическим и механическим методом. Сброс очищенных вод осуществляется в Тихорецком городском поселении в реку «Челбас».  Проектная мощность  очистных сооружений составляет 29,5 тыс.м3 в сутки, фактическая загрузка – 10,4 тыс.м3 в сутки, т.е. 35 % от установленной пропускной способности.  

   2.3   Очистка сточных вод перед сбросом в реку Челбас

   Перед очисткой бытовые и промышленные сточные  воды поступают на городскую канализационную насосную станцию, которая подает воду на станцию городской очистки. (Приложение 2)   Сначала вода поступает в два больших коллектора и по каналам  проходит несколько стадий очистки. (Приложение 3). Еще в самом начале крупные частицы мусора задерживаются на решетках  и  вручную удаляются работниками. Каналы,  по которым течет вода,  имеют множество поворотов и за их счет получается большая разница в скорости течения. Благодаря этому  в так называемых песколовках вода течет спокойно и песок, находящийся в воде, оседает на площадки, затем он используется для планировки местности. Но второй стадии другие, не растворенные вещества поступают в отстойник. (Приложение 4) В отстойнике находится 4 конусообразных углубления, в

5

центре которых расположены трубы,  по которым вода поступает в эрлифты. Там вода смешивается с воздухом, за счет этого вода поднимается и вливается в трубы. Осадок, образовавшейся на дне, удаляется при помощи вакуума - фильтра. Затем этот ил поступает на иловые площадки, где высушивается и может быть использован, как удобрение.(Приложение 5) Аэрация- это насыщение воды кислородом, благодаря чему вода остается «живой», то есть в ней содержится живые организмы. Весь выше перечисленный процесс называется механической очисткой, при этом удаляется около 75% нерастворимых загрязнений. На следующем этапе начинается биологическая очистка. Она заключается в удаление всех загрязнений, которые растворимы в воде.(Приложение 6)

   На всей протяженности каналов, по которым течет вода и к ее поверхности проводят трубы, по которым закачивают воздух, чтобы не погибли микроорганизмы. (Приложение 7). На последнем этапе обработки вода уже чистая и прозрачная. Но в ней есть некоторые вредные бактерии, поэтому ее дезинфицируют. Сооружения для дезинфекции – хлораторы, контактные резервуары. (Приложение8) Хлор по трубам поступает в воду из хлораторной.   Потом в контактном резервуаре вода отстаивается, чтобы была нормальна концентрация хлора. В конце уже очищенная вода попадает в биофильтры, вода в которых намного чище речной воды.  

   Метод биологической очистки  осадков основан на способности некоторых видов микроорганизмов в определённых условиях использовать загрязняющие вещества в качестве своего питания. Множество микроорганизмов, составляющих активный ил биологического очистного сооружения, находясь в сточной жидкости, поглощает загрязняющие вещества внутрь клетки, где они под воздействием ферментов подвергаются биохимическим превращениям.

 2.4 История применения гипохлорита натрия

 Гипохлорит натрия (жавелевая вода)  известен и применяется в практике мировой медицины с 1785 года. Благодаря полной растворимости в воде, удобству дозирования гипохлорит натрия применяется как  дезинфекционное средство практически во всех сферах жизнедеятельности человека. На сегодняшний день гипохлорит натрия - один из наиболее эффективных  и быстродействующих дезинфицирующих агентов, имеющих широкий спектр действия против  всех известных в настоящее время микроорганизмов. Гипохлорит натрия является одним из наиболее дешевых  дезинфектантов.

6

   Всемирная организация здравоохранения включила гипохлоритсодержащий отбеливатель в список дезинфектантов “высокого уровня”, благодаря его активности против ряда высоко

инфекционных бактерий и вирусов, включая вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД.( 1 стр.12)

Более чем столетний опыт применения показывает, что использование гипохлоритов согласно  рекомендациям является безопасным и не вызывает эффектов, влияющих на здоровье людей.

    2.5 Преимущества  метода гипохлорирования

    Гипохлорит  натрия (ГПХН) успешно применяется для обработки промышленных и бытовых вод.  При этом разрушаются  животные и растительные микроорганизмы.    Устраняется запах, образующийся из серосодержащих веществ. ГПХН  обезвреживает промышленные стоки,  например,  от цианистых соединений.  

   Известно, что хлорирование - наиболее экономичный и эффективный метод обеззараживания сточных вод в сравнении с любыми другими методами. Однако, данный способ имеет ряд серьезных недостатков. Существует вероятность несчастных случаев, связанных с возможностью отравления хлором как населения так  и  обслуживающего персонала при его транспортировании, хранении, дозировании.(2 стр31)

   Одним из путей решения этой задачи является  замена жидкого хлора на другой  хлорсодержащий реагент -  гипохлорит натрия (ГПХН). Сохраняя все достоинства хлорирования. метод обеззараживания с помощью водного раствора гипохлорита натрия  позволяет избежать основной трудности - работы с высокотоксичным газом. Он относительно безопасен при хранении и использовании. Эффективен против большинства болезнетворных микроорганизмов, окисляет железо и марганец, предотвращает рост водорослей и биообрастаний. Хлораторные, переоборудованные на гипохлорит натрия, не подлежат контролю со стороны инспектирующих органов.  Таким  образом, гипохлорит натрия является наиболее предпочтительным реагентом на стадии предварительного окисления перед подачей ее в распределительную сеть.

    2.6 Установка для электролиза растворов солей

    Простейшим прибором для демонстрации электролиза служит  прибор для электролиза растворов солей школьный ПЭРС. Прибор состоит из U-образной трубки с оттянутыми вверху каждого колена тубулусами, на которые надеваются резиновые газоотводные трубки.

В оба колена трубки на пробках  вставляются угольные электроды с клеммами.(3.стр.2)

7

    На Тихорецких водоочистных сооружениях для хлорирования  сточных вод используют гипохлорит натрия, который получают с помощью электролизной установки  « Электрохлор». Гипохлорит натрия получают методом электролиза водных растворов хлорида натрия.

    Раствор готовится в специальной полиэтиленовой ёмкости растворением соли в воде.Раствор приготавливается концентрированным, 280-300 г/л В ходе выполнения проекта было внесено предложение: поваренную соль не высыпать в ёмкости  для растворения, а помещать в мешках, в которых она транспортировалась. Пористые мешки выполняют роль дополнительных фильтров. ( Приложение 9) Кроме того, предложено для растворения соли использовать подогретую воду. Высокая температура позволяет получать раствор более концентрированный, что увеличивает выход гипохлорита натрия.

   Из солерастворителя раствор соли подаётся по солепроводу к дозатору раствора, который оборудован регулировочными вентилями, а затем в электролизёр. (Приложение 10)

   Электролизёр предназначен для получения гипохлорита натрия из рабочего раствора соли. Блок электропитания предназначен для подачи постоянного тока на электродный пакет электролизёров. ( Приложение 11)

   Образовавшийся гипохлорит натрия хранится в накопителях, выполненнх в виде полиэтиленовой ёмкости. (Приложение 12)

                                                                     8

3. Практическая часть

3.1. Проведение анализа на свободный хлор

В коническую колбу насыпают 0,5 г йодистого калия, растворяют его в 1 - 2 см3 дистиллированной воды, затем добавляют буферый раствор в количестве, приблизительно равном полуторной величине щелочности анализируемой воды, после чего добавляют 250 - 500 см3 анализируемой воды(Приложение 9) Выделившийся йод оттитровывают 0,005 н раствором тиосульфата натрия из микробюретки до появления светло-желтой окраски, после чего прибавляют 1 мл 0,5 %-ного раствора крахмала и раствор титруют до исчезновения синей окраски. При определении щелочности воду предварительно дехлорируют с помощью тиосульфата натрия в отдельной пробе.

При концентрации активного хлора менее 0,3 мг отбирают для титрования большие объемы воды.

3.2. Обработка результатов

Содержание суммарного остаточного хлора (X), мг/дм3 вычисляют по формуле

где v - количество 0,005 н раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, см3;

K - поправочный коэффициент нормальности раствора тиосульфата натрия;

0,177 - содержание активного хлора, соответствующее 1 см3 0,005 н раствора тиосульфата натрия;

V - объем пробы воды, взятый для анализа, см3.

9

Выводы

   Муниципальные очистные сооружения города Тихорецка работают стабильно и обеспечивают очистку сточных вод до нормативов предельно-допустимого сброса (ПДС), установленных органами по охране природы.

    В ходе выполнения проекта было внесено предложение: поваренную соль не высыпать в ёмкости  для растворения, а помещать соль в солерастворитель прямо  в мешках, в которых она транспортировалась. Пористые мешки выполняют роль дополнительных фильтров. Кроме того, предложено для растворения соли использовать подогретую воду. Высокая температура позволяет получать раствор более концентрированный, что увеличивает выход гипохлорита натрия.

    Обнаружено, что муниципальные очистные сооружения города Тихорецка работают стабильно и обеспечивают очистку сточных вод до нормативов предельно-допустимого сброса (ПДС), установленных органами по охране природы.

   Для развития и модернизации объекта водоотведения,  сокращения затрат и повышения качества очистки сточных вод необходимо производить замену морально и физически устаревшего, изношенного оборудования.  

   Результат деятельности Тихорецких водоочистных сооружений не ухудшает экологию реки Челбас.

10

Используемая литература

1. Борисов В. И.. Реки Кубани. Краснодар, 2005.

2. Научно-практический журнал «Вода и водоочистные технологии», №3 (11) сентябрь 2004 г.

3. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения 48с.

4. Прибор для электролиза растворов солей. МинПрос  Москва, 1976г.

5.  Коровин В.И. Природа Краснодарского края. Краснодар: Кн. изд-во, 1979 - 279 с.

6.  ГОСТ 18190-72 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ « ВОДА ПИТЬЕВАЯ Методы определения содержания остаточного активного хлора»