CC BY
13
■периоду. При отсутствии лиственного покрова защитная функция деревьев и кустарников снижается почти вдвое.
На степень рассеивания выхлопных газов существенное влияние оказы-ф вают также метеорологические факторы, правильный учет которых и формирование в желаемом направлении с помощью планировочных средств может способствовать в некоторой степени оздоровлению воздушного бассейна. Ведущим из этих факторов является скорость ветра, при малых значениях которой и низких источниках выброса, какими являются автомобили, могут создаваться застойные ситуации, сопровождаемые повышением уровня загрязнения в приземном слое воздуха. Результаты наших исследований показали, что при одной и той же интенсивности движения на магистралях с различным аэрационным режимом концентрации выхлопных газов существенно отличались. Поэтому при проектировании крупных автомагистралей должны учитываться микроклиматические и планировочные условия, обеспечивающие достаточную аэрацию (трассировка вдоль ф господствующих ветров, значительная ширина и др.).
Анализ данных натурных наблюдений позволяет сделать вывод, что, используя градостроительные средства, можно добиться суммарного снижения концентраций выхлопных газов и фотооксидантов на внутрикварталь-ной территории на 70—90%. Из изложенного следует, что проектировщик-градостроитель располагает комплексом планировочных средств, правильное использование которых позволяет в известной мере регулировать в желаемом направлении качество городского воздуха.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеева М. В. Определение атмосферных загрязнений. М., 1963. — Б а й -ков Б. К., Фельдман Ю. Г. Гиг. и сан., 1966, № 12, с. 3. — Лыкова А. С. Труды Ленинградск. санитарно-гигиенического мед. ин-та. Л., 1953, т. 14, с. 89. — П а р -л е ф Д. П. Гигиеническая оценка загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автотранспорта (на примере Москвы). Автореф. дисс. канд. М., 1967.
Поступила 4/V1 1971 г.
Л HYGIENIC ASSESSMENT OF THE PLANNING MEANS OF PROTECTION OF
URBAN AIR FROM CONTAMINATION WITH MOTOR TRAFFIC DISCHARGES
V. A. Maximova
The author studied the extent of spread of exhaust gases from the motor transport in relation to intensity of traffic, meteorological factors, the lay-out of roads and adjacent buildings. The level of atmospheric contamination was proved to depent on the intensity of traffic and •certain meteorological conditions, such as, wind rate, air temperature etc. The level of air •contamination may be decreased by 70 to 90 per cent by proper planning means.
УДК 628.162.82(282.247.32)
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ ВОДЫ р. ДНЕПРА ОЗОНОМ
А Проф. Р. Д. Габович, канд. техн. наук Г. Г. Руденко, канд. хим.-фарм.
наук М. А. Чайковская (Киев)
Качество воды р. Днепра весьма своеобразно в связи с поступлением в нее большого количества гуминовых веществ с водой р. Припяти (цветность воды до 250° и более) и цветением воды в водохранилищах (табл. 1). Помимо того, река на отдельных участках загрязняется недостаточно очищенными промышленными и бытовыми сточными водами, атмосферными осадками, смывающими с полей и лесов остатки стойких пестицидов, а также вследствие проживания в летнее время на ее живописных берегах миллионов отдыхающих. Поэтому качество воды Днепра не всегда полностью отвечает требованиям ГОСТ к источникам централизованного водоснабжения, что вынуждает применять на днепровских водопроводах весьма сложные схемы обработки воды.
Таблица 1
Среднемесячные показатели качества воды р. Днепра за 1970 г. (участок Киева)
Месяц Цветность (в градусах) JQ Ь- —s SA е; se Запах (в баллах) Микробное число Коли-индекс Фитопланктон (в млн. клеток в 1 а) Месяц Цветность (в градусах) J3 — ъ гг Запах (в баллах) Микробное число Коля-индекс Фитопланктон (в млн. клеток в 1 а)
I 68 3,2 3 722 10358 0,08 VII 96 4,2 4 2086 19824 1,9
II 77 4,0 3 1497 36345 0,04 VIII 66 3,7 4 14266 67852 9.2
III 129 6,9 3 1351 12929 0,03 IX 55 3,9 3 1766 38524 7,6
IV 119 11 3 4 919 3648 3,4 X 55 3,2 3 1640 34430 3,3
V 101 6,5 3 7242 7267 1,0 XI 60 7,0 2 1730 35420 0,8
VI МО 4,1 3 2487 2792 1.3 XII 64 6,1 2 1530 24330 0,12
Таблица 2
Результаты обработки воды на озоно-фильтровальной установке (А) и сооружениях Днепровской водопроводной станции (Б) в 1970 г.
На Киевской днепровской водопроводной станции (ДВС) технология обработки воды представлена следующими процессами: 1) осветление и обесцвечивание воды коагулированием (расход коагулянта от 60 до 115 мг/л) с последующим отстаиванием и фильтрованием; 2) обеззараживание, разрушение водорослей и части легкоокисляющихся веществ обработкой повышенными дозами хлора (до 13 мг/л) с применением двойного и даже тройного хлорирования; 3) удаление запахов и привкусов углеванием.
Несмотря на столь сложную обработку и применение больших доз реагентов, водопроводная вода не всегда соответствует требованиям ГОСТ по цветности и мутности, нередко имеет неприятный запах, в том числе из-за избытка остаточного хлора (более 0,8—1 мг/л). Кроме того, в ней резко увеличено содержание свободной углекислоты (15—62,5 мг/л), снижена щелочность (0,6—2,6 мг-экв/л) и pH, в результате чего стабильность очищенной воды снижается до 0,8—0,3 (табл. 2).
Поиски путей совершенствования и упрощения методов обработки воды на днепровских водопроводах привели нас к выводу о целесообразности изучения эффективности технологических схем с применением озона (Р. Д. Габович).
С этой целью нами была построена экспериментальная полупроизводственная озоно-фильтро-вальная установка. Озонирующий блок ее состоит из полностью автоматизированного озонатора, генерирующего озоно-воздушную смесь, и барботажных колонн (высотой 4,3 м), в которых происходит контакт обрабатываемой воды с озоном по принципу противотока. В фильтрующий блок входят двухслойные фильтры, загруженные 60-сантиметровым слоем песка (80%—1,45-ил, 10%—0,85 мм, Dcp—1,21 мм, коэффициент неоднородности 1,7) и 40-сантиметровым слоем одного из следующих материалов: уголь марки БАУ, марганцевая руда, уголь АГ-3, уголь КАД, керамзит. Лучшие результаты были получены с гранулированным, активированным углем марки БАУ (80% — 3 мм, 10% — 1,92 мм,
Месяц Метод обработки Запах (в баллах) Цветность fB градусах) Мутность (в мг/л) Микробное число Коли-нндекс Фитопланктон (в"млн. клеток в 1 л)
I А 0 20 2 0 <3 <0,01
I Б 1 27 3,7 35 3 0,01
III А 0 18 1.6 до 4 <3 <0,01
III Б 1 30 2,5 25 3 <0,01
V А 0 20 2 До 4 <3 0,01
V Б 2 22 2,3 27 3 0,04
VII А 0 21 1,8 0 3 0,02
VII Б 2—3 26 1.3 4 3 0,08
IX А 0 19 1.1 0 <3 0,05
IX Б 2-3 19 0,9 4 3 0,06
XI А 0 20 1,9 0 <3 0,01
XI А 2 22 1.5 3 3 0,03
Оср — 2,1 мм, коэффициент неоднородности 2,6) и марганцевой рудой, поэтому в дальнейших исследованиях работа озоно-фильтровальной установки производилась при загрузке с углем марки БАУ.
При помощи описанной озоно-фильтровальной установки удалось изучить 3 основные схемы применения озона: 1) обработка сырой днепровской воды только на озоно-фильтровальной установке (дозы озона 7—10 мг/л, контакт 10 мин.); 2) обработка воды на озонофильтровальной установке после предварительного хлорирования воды в ковше (доза озона 5—8 мг/л, контакт до 10 мин.); 3) озонирование воды, прошедшей хлорирование, коагулирование, отстаивание и фильтрование на сооружениях ДВС (доза озона 1—5 мг/л, контакт 5—10 мин.).
Исследования по 1-й схеме производились в 1969—1970 гг. с параллельным наблюдением за качеством обработки на сооружениях ДВС. В табл. 2 (А) представлены выборочно типичные данные (среднемесячные) за 6 месяцев, анализ которых говорит о следующем.
Запахи и привкусы днепровской воды, обусловленные главным образом продуктами жизнедеятельности и распада отмирающих синезеленых водорослей, достигают 3—4 баллов, а в отдельные периоды до 5 баллов. Для устранения их на днепровских водопроводах применяют сложный комплекс мероприятий, в который входят суперхлорирование, хлорирование после-переломными дозами хлора, хлорирование с аммонизацией, обработка перманганатом калия, углевание, аэрирование. Несмотря на сложность и дороговизну обработки, интенсивность запаха снижается с 4—5 баллов только до 2—3 баллов, а в отдельные периоды хлорирование даже провоцировало усиление запаха с 3 до 4 баллов. При обработке озоном как по 1-й (см. табл. 2), так и по другим предложенным нами схемам, неприятные запахи не только полностью устранялись, но вода приобретала приятный освежающий вкус, насыщаясь кислородом до 9—11 мг/л (в воде, прошедшей сооружения ДВС, содержание растворенного кислорода 3—4 мг/л). В период усиленного отмирания и распада водорослей нам удалось в воде с запахом 5 баллов по хроматографической методике Джоржеску и Пэунеску (IV Международный конгресс по водоснабжению. М., 1960) определить наличие индольных соединений, в том числе присутствие скатола. После обработки озоном индольные соединения, в том числе скатол, не обнаруживались, так как они окислялись с расщеплением пиррольного кольца:
Касаясь обесцвечивания, следует отметить, что обусловливающие высокую цветность днепровской воды гуминовые вещества представлены фульвокислотами (во время паводка до 79 мг/л) и гуминовыми кислотами (до 17 мг/л). Фульвокислоты состоят из креновых и апокреновых кислот. Коэффициент цветности (отношение цветности в градусах к перманганат-ной окисляемости в мг/л) для креновых кислот 0,17—0,55, для гуминовых 0,58—1,8, для апокреновых 2,5—4,7, т. е. последние являются наиболее интенсивно окрашенными. Цветность днепровской воды в среднем на 84% обусловлена апокреновыми, на 12,5% — гуминовыми и на 3,5% — кре-новымн кислотами. Как показали результаты наших предварительных исследований, при озонировании коэффициент цветности апокреновых кислот снижается до 0,81—1,8 (на 70—75%), гуминовых — до 0,34—1,61 (на 15—35%), креновых —до 0,11—0,47 (на 15—28%), т.е. лучше всего обесцвечивается вода за счет окисления апокреновых кислот. При обработке сырой днепровской воды на озоно-фильтровальной установке дозами озона 7—10 мг/л в течение 10—15 мин. цветность уменьшалась на 28—69е, что вполне соответствует полученным нами прежде на лабораторной уста-
КН скатол
О - формиламино-оцетосренон
новке данным о том, что для снижения цветности на 1 литро-градус озона расходуется 0,15—0,2 мг/л.
Из табл. 2 видно, что после обработки воды на озоно-фильтровальной установке цветность ее во все сезоны года не превышала 20°, в то время как после очистки на сооружениях ДВС цветность воды в зимне-весенний период достигала 30°, а в отдельные периоды была еще больше. В этих случаях озонирование воды по 3-й схеме позволяло довести качество воды до кондиции.
Интересно, что с третьей декады февраля до половины апреля после обработки воды озоном до фильтров наблюдалось не понижение, а повышение цветности на 12—14°, а в некоторые дни даже на 20—40° (до 142°). Подобное, на первый взгляд, парадоксальное явление, по нашему мнению, вызвано окислением железа и марганца, содержание которых в сырой воде в это время резко возрастало (железа до 3 мг/л, марганца до 1,4 мг/л). Однако при последующем фильтровании вещества, придававшие окраску воде, имели повышенную склонность к хлопьеобразованию и хорошо задерживались на фильтрах, потому цветность воды после фильтрования снижалась со 142 до 18°, содержание железа уменьшилось до 0,2, а марганца — до 0,05 мг/л. Из табл. 2 видно, что в течение всего года микробное число и коли-индекс отвечали требованиям ГОСТ при обработке воды на озоно-фильтровальной установке и на сооружениях ДВС, все же нельзя не отметить лучшего качества обеззараживания при озонировании.
Освобождение от фитопланктона было весьма эффективное. В период интенсивного цветения воды в Киевском водохранилище количество водорослей в днепровской воде возрастает до 9,2 млн. клеток в 1 л, а в отдельные периоды — даже до 900 млн. клеток в 1 л. Поэтому освобождение воды от фитопланктона для днепровских водопроводов является одной из актуальнейших задач и осуществляется в настоящее время путем обработки воды большими дозами хлора в водозаборных ковшах или перед микрофильтрами.
Как видно из табл. 2, в течение всего периода наблюдений при обработке воды на озоно-фильтровальной установке результаты по освобождению воды от фитопланктона были лучше, чем на сооружениях ДВС; при озонировании стабильность воды значительно больше. Мы также исследовали эффективность обработки озоном сырой днепровской воды (количество водорослей 9—10 млн. клеток в 1 л) и воды, прошедшей микрофильтры. Представленные в табл. 3 данные свидетельствуют о том, что озон достаточно активен в отношении водорослей.
Таблица 3-
Удаление фитопланктона путем озонирования сырой воды и воды, прошедшей микрофильтры
Характер воды Доза озона Св мг/л) Контакт (в мни.) Цветность Св градусах) Запах (в баллах) Уменьшение фитопланктон» (в Н)
Сырая ........... _ ___ 64 5, гнилостный _
После озонирования..... 10 15 28 0 89
После микрофильтрации и озо- 14 20 0 99,4
нирования ........ 9
Детальные расчеты показали, что в условиях киевского водопровода; при производительности станции до 400 тыс. м3 воды в сутки обработка воды по схеме хлорирование — фильтрование — озонирование в экономическом отношении не уступает применяемой на ДВС схеме (хлорирование — коагуляция — отстаивание — фильтрование — хлорирование), хотя имеет по сравнению с ней гигиенические и некоторые технологические преимущества. Если производительность станции превышает 400 тыс. м3 воды
в сутки, то с экономической точки зрения оправдывает себя и применение озонирования сырой воды с последующей фильтрацией.
В целом результаты наших исследований показали, что использование на днепровских водопроводах наряду с хлором озона рационально, исходя из гигиенических, технологических и экономических соображений. Решая вопрос о целесообразности применения озона, следует руководствоваться следующими показаниями.
Прежде всего озон можно применять на существующих сооружениях,, вводя его после хлорирования, коагуляции и фильтрования с целью устранения запахов и привкусов, для чего требуются небольшие дозы озона (0,5—1,5 мг/л при контакте 3—5 мин.). Озон можно также применять и для дообесцвечивания воды, когда она, несмотря на хлорирование и коагуляцию, не соответствует требованиям ГОСТ. В этих условиях дозы озона составят 0,5—2,5 мг/л при контакте 3—10 мин. В осенне-зимний период, когда цветность воды высокая, а мутность низкая, на днепровских водопроводах часто применяется раздельная обработка воды: один поток ее обрабатывается хлором, другой — коагулянтом и хлором. Смешение потоков производится на фильтре. При этом фильтрат хорошо освобождается от взвешенных частиц, но может иметь несколько повышенную цветность, для удаления которой требуется озон в дозе 3—4 мг/л при контакте 6— 10 мин. Когда цветность речной воды высокая, а мутность небольшая и после фильтрования вода по мутности из-за избытка коагулянта не соответствует нормам ГОСТ, целесообразно после хлорирования в водозаборном ковше подавать воду без коагулирования на фильтры, а затем озонировать дозами 5—7 мг/л при контакте 8—12 мин.
Озонирование воды до фильтров и вместо коагулирования применимо-в следующих случаях. В осенний и зимний периоды, когда цветность воды равна 55—65°, а мутность невелика и бактериальная обсемененность относительно низкая, целесообразно обрабатывать воду озоном в дозе 7—10 мг/л в течение 10 мин. с последующим фильтрованием через двуслойные фильтры. Этот способ обработки следует особо рекомендовать в период перед, вскрытием льда, когда уровень воды падает, а река переходит на грунтовое питание. В это время в воде появляется значительное количество соединений марганца (до 1,4 мг/л) и железа (до 3 мг/л), которые легко удаляются при озонировании с последующим фильтрованием.
Во время паводка, когда цветность повышается до 100° и более, а мутность — до 13 мг/л, целесообразно применять хлорирование (10 мг/л), озонирование (6—8 мг/л), контактное коагулирование на фильтрах и повторное озонирование (1—2 мг/л).
В летний период, когда вода имеет обильную цветность, неприятные запахи и высокую бактериальную загрязненность, рекомендуется хлорировать воду в ковше (10—18 мг/л), озонировать (10 мг/л) перед фильтрами и вторично после фильтров (1,5—2 мг/л, 5 мин.).
Изложенные рекомендации использованы при разработке проекта озонирующей станции для Киевского днепровского водопровода, обеспечивающей в перспективе обработку 60 тыс. м3 воды в сутки.
ЛИТЕРАТУРА
Габович Р. Д. В кн.: Озонирование воды и выбор рационального типа озона-торной станции. Киев, 1965, с. 85.
Поступила 26/11 1971 г..
A STUDY OF OZONE TREATMENT OF THE DNIEPER WATER R. D. Gabovich, G. G. Rudenko, M. A. Chaikovskaya
The results of treatment of the Dnieper water on an experimental ozone-filtration was. compared with the efficiency of water treatment at the Kiev Dnieper water works. The use of ozone together with chlorine was found to be expedient for hygienic, technical and economical purposes. The paper contains detailed recommendations on the method of ozone-treatment (the dose, the time of contact, the order of treatment) of the Dnieper water in different seasons.
