CC BY
22
УДК 639.2:081.11
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПОСЕЛКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЕ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
А.В. Кикот, А.А. Гетцель
RESULTS OF INSPECTION OF WATER SUPPLY SOURCES IN SETTLEMENT ZHELEZNODOROZHNOE THE KALININGRAD AREA
A.V. Kikot, A.A. Getcel
Аннотация. Посёлок городского типа Железнодорожное снабжается водой из подземного водного горизонта девятью артезианскими скважинами, работающими с 1900 года. Водозаборные участки расположены по обоим берегам реки Железнодорожной. Срок эксплуатации скважин большой, более ста лет, но их дебета хватает для снабжения поселка питьевой водой. Дебет скважин составляет 4962 м3/сут, а водопотребление поселка всего 630,853 м3/сут. Показатели качества питьевой воды, взятые из скважин поселка, по мутности и железу во много раз превышают нормативные. Для обезжелезивания воды в систему водоснабжения предложено ввести озонирующую установку, как наиболее перспективную в настоящее время. Для уменьшения мутности воды необходимо установить в скважинах сетчатые фильтры.
Ключевые слова: артезианские скважины; водоснабжение поселка; обезжелезивание воды; озонирующая установка; водонапорная башня.
Abstract. The Settlement of city type Zheleznodorozhnoe is supplied with water from underground water horizon nine artesian chinks working since 1900. Water-intaking sites are located on both coast of the river Railway. Term of operation of chinks big, more suffices than hundred years, but their debit for supply by potable water of settlement. The debit of chinks is 4962 м3/day , and water consumption of settlement only 630,853 м3/day. Parameters of quality of the potable water, taken of chinks of settlement, on muddy and to iron many times over exceed normative parameters. For downturn of iron waters in system of water supply it is offered to enter ozonizing installation, as the most perspective now. For reduction muddy waters to establish in chinks mesh filters their clearing.
Keywords: artesian chinks; water supply of settlement; downturn of iron waters; ozonizing installation; a water tower.
Введение
Железнодорожное - поселок городского типа в Правдинском городском округе Калининградской области. Расположен на реке Железнодорожной (бассейн реки Преголи), у границы с Польшей, в 70 км к юго-востоку от города Калининграда и в 22 км от города Правдинска. В поселке 45 улиц. Население составляет 2728 человек (по регистрации на 2017 год) [1]. Жилые районы поселка расположены обособленно друг от друга по обоим берегам реки Железнодорожной. Рельеф местности холмистый. Это вызывает определенные сложности с централизованным водоснабжением населенного пункта. В 2018 году было проведено обследование источников водоснабжения поселка. В статье приведены результаты этого обследования, выполнена проверка качества воды на соответствие ГОСТ 28-74-82 «Вода питьевая».
Характеристика источников водоснабжения поселка
Для централизованного водоснабжения поселка используются подземные воды. Как известно (см., например, [2]), на территории Калининградской области имеются большие запасы подземных вод. Для водоснабжения поселка Железнодорожное используются
грунтовые и артезианские подземные воды. Артезианские воды находятся под большим гидростатическим давлением. Для их поднятия на поверхность земли нет необходимости использовать в скважинах погружные водяные насосы. Грунтовые воды залегают на глубине нескольких десятков метров, характеризуются значительными запасами воды, являются весьма надежными источниками водоснабжения.
Водозабор поселка состоит из 9 скважин, работающих с 1900 года. На рис. 1 представлена схема расположения скважин. Месторождение подземных вод состоит из 2-х участков. Скважины №3, №4, №8, №9 расположены компактно на северо-западной окраине посёлка. Скважины №6, №7, №10, №11, №12 расположены обособленно по одной, в разных частях посёлка. Скважины №6, №10, №11 расположены на северной окраине посёлка, скважины №7, №12 - в южной части посёлка. Водозаборные участки расположены по обоим берегам реки Железнодорожной. Скважины №3, №4, №8, №9 подают воду на водонапорную башню (рис. 2), в которой на самом верху находится датчик, подающий сигнал водонасосной станции (ВНС) для отключения насоса. Башня является не только техническим сооружением, но и памятником старины.
вне - Иадомисоон^ч ста.-,ПИЯ 1 го подъеме
вмгг - рий|Ьнэпорнац еашин
--- - неработающие участки
ПОА >г<^" АЩОГГОО,I
исунок 1 - Схема расположения скважин в поселке Железнодорожное
Срок эксплуатации скважин большой, более ста лет, но их дебета хватает для водоснабжения поселка. В таблице 1 приведены данные по дебету всех девяти скважин.
В настоящее время водопотребление поселка составляет 630,853 м3/сутки (230,26 тыс. м3/год). Дебет существующих скважин 4962 м3/сутки многократно перекрывает потребности централизованного водоснабжения поселка. Скважины № 3, 4, 8, 9 расположены в самом мощном водоносном слое и являются самоизливающимися
(артезианскими). На рис. 3 приведена фотография одной из данного типа скважин. Вода из скважины вытекает под напором и сразу попадает в трубопровод водопроводной сети. Эти же скважины подают воду в водонапорную башню. Скважины № 6, 7, 12 так же подают воду водонапорную башню. Из скважин №10, 11 вода подается в другую водонапорную башню. В скважинах 6, 7, 11, 10, 12 установлены погружные насосы. Уровень наполнения башни водой контролируется электрическим манометром. Если башня полная, то насос выключается.
Рисунок 2 - Фотография водонапорной башни поселка Железнодорожное
Номер скважины Дебет, м3/сут Номер скважины Дебет, м3/сут
3 264 9 750
4 600 10 96
6 360 11 180
7 960 12 192
8 1560 Итого 4962
Рисунок 3 - Самоизливающая скважина
Работу водопроводной сети обеспечивает насосная станция. Фотография насосной станции приведена на рис. 4.
Рисунок 4 - Общий вид насосной станции
На рис. 4 главный насос находится справа. Он качает воду из скважин в бак высокого давления, который расположен в центре. Из бака вода поступает в водонапорную башню, из которой подаётся вода на весь посёлок. Если главный насос неисправен, то включается резервный насос, который расположен слева от бака.
Скважины 6, 7, 11, 10, 12 включают обсадную трубу, заборную трубу и погружной насос. Для защиты скважин от грязи на ее уровне с землей ставится колодец с оголовком. На рис. 5 приведена фотография кирпичного павильона над скважиной. Для всех скважин требуется ремонт: штукатурка оголовка, колодцев; ремонт кирпичных и бетонных сооружений.
Рисунок 5 - Кирпичный павильон над скважиной
На водопроводной сети располагаются различные водозаборные сооружения: колонки, пожарные гидранты, смотровые колодцы. Протяжение водопроводной сети составляет 47,5 км. Сеть состоит из чугунных труб длинной по 3-5 метров, рассчитанных на давление до 10 атмосфер или стальных, рассчитанных на давление до 100 атмосфер. Трубопровод проложен на глубине 1,5-2 м. Старая трассировка трубопровода является оптимальной, учитывает холмистый рельеф местности поселка, большую площадь, наличие реки в его середине. До настоящего времени замена старого трубопровода новым проводится точечно, т. е. замене подлежат только аварийные куски трубопровода.
При обследовании системы водоснабжения было проверено качество воды, поступающей в водопроводную сеть. В таблице 2 приведены данные по органолептическим и санитарно-химическим показателям проб воды, взятых из скважин поселка.
Таблица 2 - Показатели качества питьевой воды
Участок Дата Микробиологические показатели Мутность Железо общее
Скважина № 7 27.09.2015 В норме 3,43±0,69 0,93±0,23
29.07.2016 В норме 8,5±1,7 2,1±0,5
03.02.2017 В норме 10,8±2,2 2,91±0,73
Скважина № 6 06.09.2015 В норме 1,8±0,4 0,94±0,24
22.08.2016 В норме 11,6±2,3 1,94±0,49
03.02.2017 В норме 13,8±2,8 2,22±0,56
ВНС 0.09.2015 В норме 8,24±1,65 1,37±0,34
06.09.2016 В норме 12,0±2,4 3,97±0,99
22.08.2017 В норме 22,5±4,5 3,1±0,78
Скважина № 12 06.09.2015 В норме 3,72±0,74 3,4±0,85
22.08.2016 В норме 16±3,2 1,39±0,35
Анализ данных в таблице 2 позволил сделать следующие выводы:
1. Микробиологические показатели во всех скважинах и на ВНС в норме.
2. На всех участках мутность значительно превышает требования [3] (не более 1,5), самая большая мутность (22,5±4,5) была зафиксированна в 2017 году на ВНС, минимум - в 2015 году на скважине №7 (3,43±0,69).
3. По содержанию железа (норматив [3] - не более 0,3) во всех скважинах отмечается превышение нормы. В 2017 году содержание железа в воде было почти в одиннадцать раз больше нормы.
Неудовлетворительные показатели мутности можно объяснить нахождением в почве большого количества известняка. Для уменьшения мутности в скважинах необходимо установить дырчатые фильтры в виде сетки, периодически проводить прочистку дырчатых фильтров специальной машиной, которая опускает насос в скважину и при помощи гидроудара пробивает фильтр. Вся грязевая смесь насосом поднимается наверх, затем выкачивается. На рис. 6 приведена фотография сетчатого фильтра для скважины [4].
Рисунок 6 - Сетчатые фильтры для скважин
Распространенным способом обработки воды является хлорирование: средство дезинфицирующее «Гипохлорит натрия марки А». Соответствует требованиям нормативных документов ГОСТ 12.1.007-76 «Нормативные показатели безопасности и эффективности дезинфекционных средств». Изготовитель ООО «Скоропусковский Синтез». Это старый
http://vestnik-nauki.ru/
ISSN 2413-9858
метод, при помощи которого воду обеззараживают и в настоящее время. Популярность объясняется дешевизной компонентов, эффективностью, длительным последействием, из-за которого не происходит повторного роста микроорганизмов. Но хлорирование не уменьшает количества растворенного железа в воде. Кроме того хлор обладает высокой токсичностью, он создает мутагенные и канцерогенные соединения. Хлор и его производные вызывают болезни печени, сердечно-сосудистой системы, разные виды аллергии, воздействует на кожу, волосы.
Современным способом обеззараживания воды является ее озонирование. При внесении озона в воду происходит его распадение на атомарный кислород, который обладает сильной окислительной активностью. Он разрушает системы микробных клеток, устраняет ряд запахов. В настоящее время 95% питьевой воды в Европе проходит озонную обработку. В США идет процесс перевода с хлорирования на озонирование. В России действуют несколько крупных станций (в Москве, Нижнем Новгороде и других городах) [5].
Схема озонирования приведена на рис. 7 [6].
Основными элементами типовой озоно-фильтрующей системы являются:
- генератор озона (вырабатывает озон из окружающего неподготовленного воздуха);
- эжектор (непосредственно насыщает воду озоном);
- насос (подает воду потребителю);
- фильтр;
- автоматика управления;
- трубопроводы.
Активированный уголь в установке работает не как сорбент, имеющий ограниченный срок действия, а как катализатор и промывной механический фильтр, не имеющий никаких ограничений по сроку службы.
В настоящее время существуют промышленные системы очистки воды озоном KAUFMANN [7]. Многоконтурный генератор озона KAUFMANN OZ-50/80-V-K представляет собой компактную озоно-вырабатывающую установку с возможностью
Окружающий воздух
Чистая вода
Рисунок 7 - Принципиальная схема озонирования
подключения к ней более 10 контуров озонирования. Она может использоваться и для обеззараживания воды и для удаления железа одновременно.
Одним из преимуществ использования озонирования является то, что при относительно высокой стоимости первичных капитальных затрат эксплуатационные затраты связаны только с потреблением электроэнергии (в среднем 0,05- 0,07 кВт на 1 г озона).
Известно (см., например, [8]), что медленное течение воды в трубопроводе является причиной выделения из нее грубодисперсных примесей и образования донных отложений. Наслоения из органики подвержены процессам гниения и приводят к качественному изменению воды, усиливают коррозию в трубах. Целесообразно в дальнейшем исследовать размеры отложений в трубопроводе поселка Железнодорожное и оценить их влияние на качество воды.
Заключение
1. Проведена ревизия источников водоснабжения поселка Железнодорожное, в том числе артезианских скважин.
2. Скважины имеют большой срок эксплуатации (более 100 лет), но их дебет является достаточным для водоснабжения поселка.
3. Как показали химические анализы, качество воды, подаваемой из скважин, не соответствует нормативным значениям и требует улучшения.
4. Для улучшения качества воды предложена озонирующая установка, как наиболее перспективная в настоящее время. Для уменьшения мутности воды рекомендуется установить в скважинах сетчатые фильтры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Поселок Железнодорожное Калининградской области [Электронный ресурс]. URL: https://www.komandirovka.ru/cities/Zheleznodorozhnoye/ (дата обращения 28.02.2019).
2. Наумов В.А., Ахмедова Н.Р. Инженерные изыскания в бассейне реки Преголи: монография. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВО «КГТУ», 2017. 183 с.
3. ГОСТ 28-74-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством [Электронный ресурс]. URL: http://snipov.net/c 4702 snip 100636.html (дата обращения 28.02.2019).
4. Сетчатые фильтры для скважин [Электронный ресурс]. URL: http://byrim.com/filtr-dlya-skvazhiny/setchatye-filtry.html (дата обращения 28.02.2019).
5. Метод удаления железа из воды [Электронный ресурс]. URL: https://eva.ru/static/forums/117/2008 7/1387864.html (дата обращения 28.02.2019).
6. Двухвалентное железо в воде из скважины [Электронный ресурс]. URL: http://okanalizacii.ru/vodosnabzhenie/skvazhina/ochistka-vody-iz-skvazhiny-ot-zheleza.html (дата обращения 28.02.2019).
7. Многоконтурный генератор озона KAUFMANN OZ-50/80-V-K [Электронный ресурс]. URL: http://www.kaufmanntec.ru/goods/9_15/ (дата обращения 28.02.2019).
8. Великанов Н.Л., Корягин С.И., Наумов В.А. Уменьшение отложений в водопроводных и канализационных сетях // Технико-технологические проблемы сервиса. 2015. № 2 (32). С. 20-23.
REFERENCES
1. Poselok ZHeleznodorozhnoe Kaliningradskoj oblasti [Settlement Zheleznodorozhnoe in the Kaliningrad area]. [Electronic resource]. URL:
https://www.komandirovka.ru/cities/Zheleznodorozhnoye/ (date accessed 28.02.019).
2. Naumov V.A., Ahmedova N.R. Inzhenernye izyskaniya v bassejne reki Pregoli: monografiya [Engineering surveys in the basin of the Pregel river]. Kaliningrad: KGTU Publ., 2017. 183 p.
3. GOST 28-74-82 Voda pit'evaya. Gigienicheskie trebovaniya i kontrol' za kachestvom [GOST 28-74-82 Water drinking. Hygienic requirements and the control over quality]. [Electronic resource]. URL: http://snipov.net/c 4702 snip 100636.htm html (date accessed 28.02.019).
4. Setchatye fil'try dlya skvazhin [Mesh filters for chinks]. [Electronic resource]. URL: http://byrim.com/filtr-dlya-skvazhiny/setchatye-filtry.html html (date accessed 28.02.019).
5. Metod udaleniya zheleza iz vody [Method of removal of iron from water]. [Electronic resource]. URL: https://eva.ru/static/forums/117/2008 7/1387864.html (date accessed 28.02.019).
6. Dvuhvalentnoe zhelezo v vode iz skvazhiny Bivalent iron in water from a chink [Electronic resource]. URL: http://okanalizacii.ru/vodosnabzhenie/skvazhina/ochistka-vody-iz-skvazhiny-ot-zheleza.html (date accessed 28.02.019).
7. Mnogokonturnyj generator ozona KAUFMANN OZ-50/80-V-K [The multiplanimetric generator of ozone KAUFMANN OZ-v-V-K]. [Electronic resource]. URL: http://www.kaufmanntec.ru/goods/9_15/ (date accessed 28.02.2019).
8. Velikanov N.L., Koryagin S.I., Naumov V.A. Umen'shenie otlozhenij v vodoprovodnyh i kanalizacionnyh setyah [Reduction of deposits in water supply and sewerage networks]. Tekhniko-tekhnologicheskieproblemy servisa. 2015. No. 2 (32), pp. 20-23.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Кикот Алла Владимировна Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, кандидат технических наук, доцент, член-корреспондент Российской инженерной академии, E-mail: [email protected]
Kikot Alla Vladimirovna The Kaliningrad state technical university, Kaliningrad, Russia, Cand.Tech.Sci., the senior lecturer, corresponding member of Russian Engineering Academy, E-mail: [email protected]
Гетцель Андрей Андреевич Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, студент 4-го курса направления «Природообустройство и водопользование», E-mail: and.getcel @mail.ru
Getcel Andrey Andreevich Kaliningrad state technical university, Kaliningrad, Russia, The fourth-year student of direction «Eenvironmental engineering and water management», E-mail: and.getcel @mail.ru
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с авторами статьи: 236022, Россия, Калининград, Советский пр., 1, КГТУ, ГУК, каб. 322. Кикот А.В.
8(4012)99-53-37
