Водные ресурсы l Лекция 2 Проблемы водозабора

Водные ресурсы l Лекция 2

Проблемы водозабора. • Дефицит воды. • Избыток воды • Антропогенное загрязнение воды • Загрязнение питьевой воды • Засоление и заболачивание почвы

Антропогенное загрязнение воды. l Для природных вод характерны следующие катионы: Са 2+, Mg 2+, и анионы: СО 32 -, НСО 3 -, SO 42 -, Cl-, Br- (для морской воды). Ни тяжелых металлов, ни органических высокомолекулярных соединений нет. l В результате антропогенной деятельности в водоемы поступают ионы тяжелых металлов. Источники: гальванические и металлургические производства, химические средства защиты растений (пестициды, гербициды и др. ). – болезнь Минамата

Болезнь Минамата l — заболевание человека и животных, вызываемое ртутьорганическими соединениями в результате употребления в пищу рыбы или др. продуктов моря, загрязненных ртутью. l Проявляется в основном в виде нервнопаралитических расстройств ( головные боли, паралич, мышечная слабость, потеря зрения, иногда кома ). Впервые описана в Японии у рыбаков в зоне бухты Минамата.

l В 1956 году в Японии произошел сброс соединений ртути в реку Минимата со сточными водами от завода по производству ацетилена, где ртуть использовалась в качестве реагента. Завод по оргсинтезу сбрасывал микроколичества СН 3 J. l Взаимодействие и метилртуть в залив. l В море соединения ртути поглощались водорослями, инфузориями и мелкими ракообразными, которыми питалась рыба

Эфтрофикация (эвтрофикация)водоемов. l повышение биологической продуктивности водных экосистем в результате накопления в воде биогенных элементов естественного или антропогенного происхождения. Обогащение водоема биогенными элементами (N, Р и др. ), поступающими со сточными водами, а также с поверхностным стоком с удобряемых полей, приводит к “цветению” воды и к резкому ухудшению ее качества. (процесс устрицы против уток, озеро Севан))

БИОГЕНЫ - нитрат, фосфат калий - ионы: l Удобрения l Отходы животноводства l Отходы домашних животных l Отходы человека l Кислые дожди l Фосфат- содержащие моющие средства.

Питьевая вода. параметры качества. l Соленость l Цветность l Запах l Сoli –титр l Интегральная характеристика загрязненности 1. химическая потребность в кислороде 2. биологическая потребность в кислороде.

Соленость или общая минерализация l Общая минерализация представляет собой суммарный количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. , которые находятся именно в виде солей. К числу наиболее распространенных относятся неорганические соли l бикарбонаты, l хлориды l сульфаты кальция, магния, калия и натрия l небольшое количество органических веществ, растворимых в воде

Классифиция по солесодержанию l 0, 2 г/л l 0, 2 -0, 5 l 0, 5 -1 l l l 1 -3 3 -10 10 -35 35 -50 50 -400 ультрапресная с относительно повышенной минерализацией солоноватая соленая с повышенной соленостью переходная к рассолам рассолы в природе не существует

Цветность. l Определяется по отношению к эталону и измеряется в градусах цветности. Эталоном является раствор соли платины (K 2 Pt. Cl 6) такой концентрации, когда в 1 мл воды содержится 0, 1 мг платины.

Цветность. l Максимальная цветность питьевой воды составляет 20 градусов, l цветность средней природной воды 35 -55 градусов, l но есть вода и с цветностью 200 градусов (болото). l Цветность природной воды связана с растворенным органическим веществом – гумусовыми кислотами и с железом Fe 2+/Fe 3+.

Цветность. l Практически любую природную воду, перед тем, как пить, нужно обесцвечивать – очищать. l Одно из самых эффективных средств очистки – Al 2(SO 4)3, который при диссоциации образует гидрооксид алюминия Al(OH)3 – объемный осадок, на который сорбируются железо и гумусовые кислоты.

Запах l Определяется органолептически, специального прибора нет. Измеряется в градусах.

Coli-титр l Кишечная палочка – один из простейших живых организмов, находится в кишечнике любого человека. l Количество кишечных палочек в 1 мл воды – показатель бактериальной загрязненности. В норме их количество не должно превышать 4 шт/л

Coli-титр содержание кишечной палочки на потенциальная возможность к 100 мл воды использованию менее 1 до 4 безопасно для жизни более 4 требует принятия мер менее 2300 можно купаться 10000 и более только на лодке

Интегральная характеристика загрязненности l а) Химическая потребность в кислороде Это количество кислорода, необходимое для окисления примесей в 1 литре сточной воды, когда окисление происходит химическим путем. Для определения ХПК проводят окисление примесей перманганатом калия (KMn. O 4) при нагревании, затем количество перманганата, израсходованного на окисление, пересчитывают на количество кислорода. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг. О 2/дм 3.

Интегральная характеристика загрязненности l б) Биологическая потребность в кислороде Это количество кислорода, необходимое для окисления примесей в 1 литре сточной воды, когда окисление происходит биологическим путем, за счет деятельности микроорганизмов.

Уровень обеспечения территории РФ проточной водой из поверхностных источников

Объемы воды, зaбирaемой из природных водных объектов для хозяйственно-питьевых, производственных и прочих (полив, зaкaчкa в сквaжины и др. ) нужд

плотины, водохранилища + l Улучшение водообеспеченности населения в засушливое время года l Снижение риска наводнений l Регулируется запас воды для орошения l Гидроэлектростанции l Место отдыха

плотины, водохранилища ___ l Дорого l Затопление земель (уменьшение плодород с/з, деревни, города, ушедшие под воду. l Переселение людей l Подъем грунтовых вод ведет к заболачиванию земель l Увеличение вероятногости землятресений l Препятствие миграции рыб, уничтожение нерестилищ l Задержка ила.

Возможности сохранения и вторичного использования воды Сельское хозяйство (большое испарение) Совершенствование систем: l дождевальные системы (в 5 -6 раз меньше воды) l капельное орошение (Израиль) с 1950 г. Израиль уменьшил потери воды при орошении на 84% увеличив площадь орошаемых земель на 44%. l выращивание новых гибридных сортов, требующих меньше влаги. l Гидроизоляция дна и стенок каналов l удобрения с отдачей влаги

Возможности сохранения и вторичного использования воды Промышленность l Внедрение новых технологий, требующих меньше воды l Введение замкнутой системы по воде

ванна 130 л душ 19 л/мин стиральная машина 72 -170 л мытье посуды ручное 40 л машина 46 л смыв туалета 11 л

Василий Перов «Чаепитие в Мытищах»

Водоснабжение города Москвы l Источники водоснабжения: Москва-река и Волга l 13 водохранилищ l 4 гидротехнических узла l 4 станции водоподготовки: Рублевская, Восточная, Северная, Западная суммарной мощностью 6, 7 млн. куб. м воды в сутки l 18 насосных станций и регулирующих узлов l Более 10 тыс. км сетей

Водоснабжение города l Качество питьевой воды контролируется по 180 показателям и соответствует российским нормативам l Количество обслуживаемого населения 11 млн. жителей Москвы и Московской области

Москва использует два независимых источника водоснабжения Ø Волжский(71%) Ø Москворецкий(26%), Ø подземные воды(3%) Ø т. е. практически полностью снабжается водой из поверхностных источников, расположенных на территории Московской, Смоленской и Тверской областей. Общее водопотребление 3 км 3/год на одного человека

Источники водоснабжения l Волжский источник включает в себя Иваньковское водохранилище, l канал им. Москвы и водохранилища : Икшинское, Пестовское, Пяловское, Клязьминское, Учинское. l Волжская вода поступает на Северную и Восточную водопроводные станции

Источники водоснабжения l В состав Москворецкого источника входят Можайское, Рузское, Озернинское, Истринское водохранилища и l реки Москва, Руза, Озерна, Истра как тракты водоподачи. l l Москворецкая вода поступает на Рублевскую и Западную водопроводные станции.

Источники водоснабжения l Объединяет эти источники Вазузская гидротехническая система, состоящая из Вазузского, Яузского, Верхне. Рузского водохранилищ и каналов Гжать-Яуза, Яуза-Руза. l Переброска воды может осуществляться как в р. Москву через р. Рузу, так и непосредственно в р. Волгу через Зубцовский гидроузел

Источники водоснабжения l Площадь водосбора Москворецко. Вазузской водной системы равна 15 тыс. км 2, l Волжской - 40 тыс. км 2.

Особенности водного хозяйства Московского региона l ограниченность водных ресурсов, что влечет за собой привлечение дополнительных источников водоснабжения, находящихся на расстоянии 150– 200 км от Москвы;

Особенности водного хозяйства Московского региона l Водоемы одновременно используются l для хозяйственно-бытовых l и культурно-бытовых целей, l судоходства, l выработки электроэнергии, l сельскохозяйственного орошения, l приема сточных вод;

Особенности водного хозяйства Московского региона l стабилизация загрязнения водоемов, в том числе источников питьевого водоснабжения; l рост численности населения и растущие потребности москвичей в использовании водоемов для отдыха

Рублевская станция водоподготовки l Станция пущена в эксплуатацию в 1903 году l За более чем 100 -летний период работы сооружения станции неоднократно реконструировались. l На одном из новых блоков внедрена современная технология подготовки питьевой воды с применением озонирования и сорбции на активном угле l В настоящее время ее мощность составляет 1, 68 млн. куб. м в сутки. l Станция подает питьевую воду в западную и северозападную части города.

Восточная станция водоподготовки l Станция введена в эксплуатацию в 1937 году одновременно с каналом им. Москвы. l В 1975 году на станции построена установка по озонированию воды, которая позволяет, при необходимости, озонировать весь объем воды, обрабатываемый на станции. l Производительность станции – 1, 4 млн. куб. м в сутки. l Вода подается, в основном, в восточные и юго-восточные районы города.

Северная станция водоподготовки l Станция начала работать в 1952 году. l Ее мощность составляет 1, 92 млн. куб. м в сутки. l Станция обеспечивает питьевой водой северную часть столицы и Зеленоград. l

Западная станция водоподготовки l Станция начала подавать в город воду в 1964 году, обеспечивая водоснабжение южных и юго-западных районов. l Производительность станции – 1, 7 млн. куб. м в сутки.

Юго-Западная водопроводная станция l введена в эксплуатацию в декабре 2006 года l Новая станция мощностью 250 тысяч кубометров воды в сутки создана не для увеличения объемов подачи воды, а, прежде всего, для получения воды нового качества. l Технологическая схема очистки воды ЮЗВС, кроме традиционных стадий осветления и обеззараживания, включает двухступенчатое озонирование с использованием активированного угля и впервые в Москве, да и во всей России - мембранное фильтрование. l Такая ультрасовременная технология исключит попадание в питьевую воду токсичных органических соединений, болезнетворных микроорганизмов паразитарной, бактериальной и вирусной природы, а также обеспечит ее полную дезодорацию (удаление запаха).

l Зал мембранных фильтров ЮЗВС l Новый блок Люберецких очистных сооружений с удалением азота и фосфора

Водоснабжение г. Зеленограда l обеспечивается из двух водоисточников: артезианских скважин и водовода от Северной станции водоподготовки. Общая мощность водопровода г. Зеленограда – 120 тыс. куб. м в сутки, в том числе: мощность артскважин – 30 тыс. куб. м в сутки, мощность водовода – 90 тыс. куб. м в сутки.

Технология подготовки питьевой воды l Все водопроводные станции работают по классической двухступенной схеме очистки воды, l 1 стадия: коагулирование и осветление воды в отстойниках и фильтровании через кварцевый песок

Технология подготовки питьевой воды 2 стадия: l Обеззараживание хлором с добавлением аммиаксодержащего реагента для обеспечения надлежащего санитарного состояния протяженной распределительной сети, независимо от наличия в технологической схеме озонирования воды.

Технология подготовки питьевой воды l Такая практика типична не только для Москвы, но и для многих крупных городов мира (Париж, Лондон и др. ), имеющих протяженную водопроводную сеть. l Это связано с сильными бактерицидными свойствами связанного хлора, длительное действие которого позволяет поддерживать городскую водопроводную сеть в надлежащем санитарном состоянии.

Контроль качества питьевой воды l в системе централизованного водоснабжения Москвы осуществляется по всему пути движения воды от верховий источников водоснабжения до кранов потребителей. В контроле качества задействованы 10 лабораторий Мосводоканала, которые ежесуточно выполняют около 5 тысяч анализов.

Контроль качества питьевой воды l Определение основных показателей качества воды производится в постоянном режиме автоматическими анализаторами. l Всего выполняется определение около 150 физико-химических и 20 биологических показателей качества воды. Результаты анализов автоматически передаются в систему социальногигиенического мониторинга города.

Контроль качества питьевой воды l Территориальные управления Роспотребнадзора, как государственные надзорные организации, также осуществляют регулярный контроль качества питьевой воды как на выходе водопроводных станций, так и в городской распределительной сети.

Качество питьевой воды за 27 марта 2011 г Станции водоподготовки Показатели качества Единица изме рени я Цветность град. Перманганатная окисляемость Хлор остаточный связанный Общие колиформные бактерии Термотолерантные колиформные бактерии 20 12 9 5 5 4, 4 4, 3 2, 6 2, 3 0, 8 -1, 2 мг/л Северная Менее 0, 3 Восточна я Менее 0, 3 5, 0 Мутность Нормат ив 1, 5 1, 08 1, 12 1, 13 1, 00 Западна Рублевская я Менее 0, 3 мг. О/л мг/л КОЕ в отсутствие 100 е мл КОЕ в отсутствие 100 мл отсутств ие отсутствие

Характеристика системы водоотведения: • • 100% охват населения системой канализации Количество обслуживаемых клиентов - 13 млн. человек Площадь бассейна канализования – 1200 м 2 8300 км самотечных и напорных канализационных сетей; 155 насосных станций общей производительностью 9, 1 млн. м 3 в сутки Среднесуточный приток сточных вод – 4, 2 млн. м 3 4 комплекса очистных сооружений: Курьяновские, Люберецкие, Южно-Бутовские, г. Зеленограда общей проектной производительностью 6, 345 млн. м 3 в сутки Очищенные сточные воды отводятся в р. Москву и ее притоки – р. Пахра, Десна, Сходня

Методы очистки сточных вод l 2 стадии: l Механическая – удаление крупнодисперсных примесей, осаждение минеральных загрязнений и взвешенных частиц; l биологическая – окисление кислородом органических соединений. l Очищенные сточные воды подвергаются обеззараживанию ультрафиолетовым излучением

За сутки используется в Москве l 6, 2 млн. м 3 , в т. ч. l 1, 3 млн. м 3 - промышленность l 60 тыс. м 3 – утечки по странам и городам (л/день на человека) v v v v Германия 125 США 400 Москва 400 Санкт-Петербург 300 Лондон 170 Париж 160 Брюссель 85