автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Совершенствование системы контроля и мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса

На правах рукописи

Кинебас Анатолий Кириллович ¿р/

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ВОДЫ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО МЕГАПОЛИСА

Специальность 05.11.13 — Приборы и методы контроля природной среды веществ, материалов и изделий по техническим наукам

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2007

003162378

Работа выполнена в Северо-Западном государственном заочном техническом университете (СЗТУ)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Потапов Анатолий Иванович

Официальные оппоненты- доктор технических наук, профессор

Воронцов Александр Михайлович

кандидат технических наук Денисов Сергей Генрихович

Ведущая организация. ЗАО «Экологический институт»

Защита состоится 30 октября 2007 г на заседании диссертационного совета Д 212 244 01 при СЗТУ по адресу 191186, Санкт-Петербург, ул Миллионная, д. 5

С диссертационной работой можно ознакомится в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета

Автореферат разослан 28 сентября 2007г.

Ученый секретарь диссертационного совета Иванова И В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена тем, что на фоне общего загрязнения гидросферы с каждым годом все труднее обеспечить качество питьевой воды

В последние десятилетия в результате интенсивного антропогенного воздействия заметно изменился химический состав не только поверхностных, но и подземных вод Несмотря на относительно высокую защищенность (по сравнению с поверхностными) от загрязнения, в них тоже обнаруживаются свинец, хром, ртуть, медь, цинк, др Естественно, что концентрация тяжелых металлов в подземных водах возрастает на территории близ больших городов и промышленных центров

Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования В настоящее время питьевая вода — это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая Понятие "питьевая вода" сформировалось относительно недавно и его можно найти в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению

Питьевая вода— вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции

Существует много способов проверить воду на качество, например, попробовать воду на вкус, выпаривать или отстаивать воду в течение нескольких часов и наблюдать выпадение белого осадка Но такие методы "анализа и контроля" имеют существенный недостаток— субъективность и большую вероятность ошибки в определении качества воды. Единственно точный и надежный способ проверки воды на качество, пригодность для питья— это использование современных методов и приборов ее анализа и контроля

Для решения этой проблемы наиболее эффективным является комплексный подход путем создания системы управления качеством питьевой воды, включающей производство, контроль и мониторинг качества воды в условиях современного мегаполиса. При этом контроль и мониторинг качества воды должен проводиться как в водоемах в местах водозабора, так и в процессе производства питьевой воды

Цель диссертационной работы заключается в обеспечении высокого качества питьевой воды путем совершенствования системы контроля и мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса

В соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследований:

- проанализировать основные показатели качества питьевой воды для современного мегаполиса,

- провести анализ и выбор методов и приборов контроля качества питьевой воды,

- разработать теоретические принципы лазерно-оптических методов дистанционного контроля качества воды в водоемах,

- провести анализ и выбор основных методов и средств контроля качества и диагностики объектов водообеспечения и водоотведения,

- обосновать систему мониторинга качества воды и технологического оборудования в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург",

- рассмотреть организационную структуру системы контроля качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург"

Объектом исследования является система контроля качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург"

Методы исследования. Исследования проводились с использованием биосенсорных методов, методов химаналитики и лазерно-оптических методов дистанционного контроля качества воды в водоемах Применение современных методов статистического анализа с применением математического и компьютерного моделирования, отвечающих поставленным задачам, телевизионные методы диагностики водо-проводно-канализационных трубопроводов

На защиту выносятся следующие научные положения: Теоретическое обоснование лазерно-оптических методов дистанционного контроля качества воды в водоемах в местах водозабора

Методы расчета степени загрязнения проточных водоемов сточными водами в местах водозабора

Система биомониторинга качества воды

Система мониторинга качества воды и технологического оборудования в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург"

Организационная структура системы контроля качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург"

Научная новизна работы:

- получена аналитическая зависимость, в которой концентрация примесей в воде определяется по отношению амплитуды сигнала флуоресценции от примеси к сигналу комбинационного рассеяния от молекул воды

- в результате сравнения панорамных спектров, полученных для различных водоемов, установлено, что для контроля за относительным содержанием некоторых находящихся в воде примесей (растворенного органического вещества) достаточно следить за изменением абсолютной величины сигнала только на одной длине волны (например, для ФП Хф = 658 нм)

- для контроля степени загрязнения водной среды нефтепродуктами получено выражение, в котором при известном суммарном коэффициенте ослабления е для нефтепродукта, толщину пленки можно оценить из отношения сигналов от чистой водной поверхности и покрытой нефтяной пленкой

- определена решающая процедура станции производственного биологического мониторинга качества воды, в которой в сигнал аварийной опасности входят три параметра ¿б - уровень срабатывания, Гср - время срабатывания и Т3 - время задержки При этом, для каждого из основных биомаркеров (индекс напряжения и скорость нарастания частоты сердечных сокращений рака) выбраны, как наиболее характерные, по три значения уровня срабатывания Для индекса напряжения выбраны значения 1000, 5000 и 10000 с"3, а для скорости нарастания частоты сердечных сокращений -50, 75 и 100 % Кроме того, рассчитана величина скорости нарастания частоты сердечных сокращений для трех значений параметра Т3 2,10 и 30 мин.

Практическая значимость и внедрение результатов работы Разработана и принята к промышленному использованию станции производственного биологического мониторинга качества воды, установленные на водозаборных сооружениях водопроводных станций в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург"

Результаты диссертационной работы были внедрены при подготовке и реализации следующих нормативных документов в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург"

1 Регламент действий персонала ГУП «Водоканал Санкт-Петербург» и специализированных сторонних организаций Санкт-Петербурга в условиях обнаружения токсичных веществ в воде водозаборных сооружений

2 Регламент работы водопроводных станций Санкт-Петербурга в условиях резкого ухудшения качества воды по показателям мутность и цветность водоисточника (р Нева и Невская губа)

3 Регламент взаимодействия Департамента эксплуатации и развития систем водоснабжения и водоотведения, Технологических служб филиалов и ЗАО «Акватех-сервис» по организации дозирования порошкообразного активированного угля при регистрации превышений нормативных значений концентраций нефтепродуктов в воде водозаборных сооружений водопроводных станций

4 Временный регламент применения порошкообразных активированных углей для предварительной очистки воды на водопроводных станциях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на X Международной конференции «Экология и развитие общества», Санкт-Петербург, 2007, общественных слушаниях по проекту технического регламента «О1 безопасности водных объектов в местах водопользования и водоотведения, питьевой воды, а также процессов водоснабжения» проведенные Российской ассоциацией водоснабжения и водоотведения, Москва, апрель 2007 г; Международном Гётеборг-ском симпозиуме по вопросам химической очистки питьевой и сточной воды в 2007 г; Семинаре на тему «Опыт снижения коррозийной активности питьевой воды» Фирма «Кемира» и Водоканал г Хельсинки Хельсинки, 11 03 2005 г ; 7-й Международной юипресс «Экватэк-2006», Москва, 30 052006 - 02 06 2006 г, Специализированная конференция Международной водной ассоциации (ГОА) «Обработка и утилизация осадков сточных вод состояние, тенденции и перспективы», Москва, 29 05 2006 - 31.05 2006 г, Всероссийской научной конференции «Эпидемиология, лабораторная диагностика и профилактика вирусных инфекций», Санкт-Петербург, 01.12.2005 г; Международной конференции МАНЭБ, 2005 в Санкт-Петербурге, XI Ежегодном семинаре "Спектрометрический анализ Аппаратура и обработка данных на ПЭВМ" Тезисы докладов г Обнинск Калужской обл , 22-26 ноября 2004 г, диссертация прошла обсуждение на заседании кафедры «Приборы контроля и системы экологической безопасности» СЗТУ, в НИЦЭБ РАН, на заседании кафедры «Инженерная экология» СПбГТИ (ТУ)

Личный вклад автора:

- основная идея работы, постановка исследовательских и практических задач, разработка методов их решения,

- теоретическое обоснование лазерно-оптических методов контроля качества воды в водоемах в местах водозабора,

- разработка и внедрение системы мониторинга и контроля качества питьевой

воды в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург",

- руководство работами по созданию и внедрению станций биомониторинга качества воды в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург",

В трудах, опубликованных в соавторстве, автор участвовал в той доле, которая указана в заключении организации, где выполнялась работа Автор глубоко признателен всем коллегам, принявшим участие в совместных работах и в обсуждении полученных результатов

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ Структура и объем работ Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и заключения Общий объем 280, включая 42 таблицы, 96 рисунков и списка литературы из 148 наименований

Содержание диссертационной работы

Введение содержит постановку цели и задач исследования, обоснование актуальности темы, новизны полученных данных и практическое внедрение результатов работы в промышленность, а также формулировку основных положений, выносимых на защиту

В первой главе рассмотрены основные показатели качества и загрязненности воды Приводится характеристика качества воды и анализ таких показателей качества воды как общие физико-химические показатели качества воды, органолептические показатели, эпидемические показатели воды, санитарно-показательные микроорганизмы, характеризующие загрязнение питьевой воды при централизованном водоснабжении, магнитные свойства воды и свойства активированной воды Рассмотрены факторы влияющие на состояние водного объекта

Регулируя эти факторы, можно регулировать качество его воды Водный объект характеризуется определенным природным составом и свойствами воды, а потребитель формирует свои требования к составу и свойствам потребляемой воды (рис 1)

Рис 1 Структура категории «качество воды водного объекта»

На основании данных о составе и свойствах воды, а также требований потребителя формируются показатели (критерии) качества воды Таким образом, водный объект характеризуется значениями показателей качества, а вид водопользования — нормами качества воды

Контроль качества воды заключается в проверке соответствия значений показателей качества воды с установленными нормами и требованиями

Как видно из рисунка, качество воды водного объекта и необходимость его регулирования определяются целью водопользования, то есть потребителем При централизованном водоснабжении законодательно определено, что вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в органолептическом отношении и безопасной для здоровья, при этом подразумевается, что содержание вредных веществ в воде не должно превышать предельно допустимых концентраций

Поэтому огромное значение в этом отношении приобретают методы и средства контроля качества воды как местах водозабора, так и в течение всего производственного цикла обработки воды

Вторая глава посвящена анализу современного состояния методов и приборов контроля качества питьевой воды Рассмотрены следующие методы фотоколориметрический метод контроля качества воды, оптический метод определения растворенного кислорода, санитарно-микробиологическое исследование воды, методы контроля бактерий, методы жидкостной хроматографии, методы определения БПК Приводится метрологическое обеспечение качества аналитических исследований на основе стандартных образцов в соответствии с современными требованиями

В третьей главе рассмотрены лазерно-оптические методы дистанционного контроля качества воды в водоемах

Качество питьевой воды в значительной степени зависит от качества воды в водоемах, особенно в местах водозабора Существующие методы и средства контроля связаны в основном с анализом проб воды взятой в местах водозабора или изучением качества воды с использованием погружных датчиков Решение проблемы контроля качества воды в местах водозабора во многом зависит от разработки и внедрения методов оперативного контроля воды В связи с этим большой интерес вызывают вопросы, относящиеся к различным аспектам дистанционного мониторинга Эти исследования в первую очередь направлены на выявление очагов загрязнения водоемов, оценку эвтрофикации водоемов, состояния подстилающей поверхности и растительного шнфова.

Создание квантовых генераторов привело к разработке нового эффективного метода исследования окружающей среды (ОС) - дистанционного лазерного зондирования (ДЛЗ) Что касается других дистанционных методов исследования гидросферы, то большая часть информации до недавнего времени добывалась с помощью радиолокации и пассивных оптических методов Однако, в виду малой проницаемости в воде микро- радиоволн и ИК-излучения и самой природы пассивных методов в дола-зерную эпоху они использовались только для изучения поверхностного слоя воды Появление лазеров не только расширило круг традиционных измерений, но и сообщило им новое качество, так как позволило сочетать поверхностную оптическую локацию с возможностью разрешения по глубине Однако использование методов ДЛЗ сопряжено с рядом трудностей, связанных с большей мутностью, меньшими масшта-

бами яеоднородностей, влиянием границы раздела вода-воздух, перекрыванием спектральных характеристик компонент водной среды (ВС) и т д

В зависимости от вида источника излучения, воздействующего на исследуемую мишень, гидрооптические методы разделяются на пассивные и активные В пассивном варианте изучается спектральный состав солнечного света, взаимодействующего с водной толщей, и люминесценция отдельных водных компонент Спектр выходящего из воды света несет существенную информацию о взвешенных и растворенных веществах, присутствующих в поверхностных слоях водоемов. За счет многократного рассеяния эффективный световой путь может достигать сотен метров, в результате чего появляется возможность обнаруживать поглощение света весьма малыми концентрациями примесей. Избирательность состава дневного света, выходящего из водоема, его интенсивность для данной длины волны определяется соотношением

В -A&i

где о — коэффициент рассеяния света назад, % - показатель поглощения, А - коэффициент пропорциональности Поскольку рассеяние света водной взвесью не селективно, то спектральный состав в основном определяется спектром поглощения примесей В наиболее чистых водоемах, где концентрация примесей мала, спектральное распределение обусловлено молекулярным рассеянием и поглощением самой воды Наиболее полное представление о спектральном составе света, выходящего из водоема, дает непосредственное измерение его с помощью спектрофотометра. Однако, такие измерения и их обработка трудоемки и требуют сложной и чувствительной спектральной аппаратуры Поэтому для быстрой оценки характера спектра выходящего из водоема света было предложено измерять только отношение яркостей в двух узких полосах, в синей (450 нм) и зеленой (550 нм) частях спектра

I ~ ^550 / ®450

Поскольку Хд и другие пигменты планктона обладают сильными полосами поглощения в синей части (430-480 нм) и имеют минимальное поглощение в зеленой (550660 нм), то это определение, называемое "индексом цвета воды", хорошо отражает относительное содержание пигментов в воде Хотя индекс цвета и не является непосредственным индикатором загрязнения воды, он, тем не менее, дает общее представление о содержании и распределении примесей При этом содержание желтого вещества не вносит помех в эти оценки, так как его присутствие только усиливает наблюдаемую корреляцию цветности воды и концентрации в ней примесей

Индекс цвета можно измерять как с борта судна, так и дистанционно с летательных аппаратов, позволяя тем самым быстро и оперативно обследовать обширные акватории. Большой интерес представляют судовые измерения, так как в этом случае удается избежать влияния "воздушной дымки" без использования сложной аппаратуры Такие измерения позволяют получать сведения об индексе цвета т situ непосредственно выходящего из водоема света Для этой цели может быть применен простой по устройству фотометр-яркомер, схема которого показана на рис 2 Принципиальным элементом конструкции является модулятор 7, вращаемый электродвигателем. Он состоит из двух полудисков из светофильтров, заключенных в общую круглую оправу

Рис 2 Схема фотометра - измерителя цвета 1 - фотоусилитель, 2 - логарифмический диод, 3, 6 - усилитель, 4 - синхронный детектор, 5 - фотоприемник, 7 - модулятор, 8 - электродвигатель, 9 - вход регистратора Внизу слева — схематическое устройство модулятора Одна половина диска пропускает полосу в зеленой части спектра (560 нм), вторая - в синей (450 нм) При вращении диска на фотодиод ФЭУ попадают потоки зеленого и синего цвета Анодной нагрузкой ФЭУ служит логарифмический диод, бла годаря чему ток на выходе ФЭУ пропорционален логарифму светового потока При попеременном освещении катода переменная составляющая выходного тока оказывается пропорциональной разности логарифмов этих двух световых потоков, т е логарифму индекса цвета Проведенные исследования показывают, что индекс цвета является достаточно чувствительным индикатором свойств и состояния вод Его величина может меняться более чем на два порядка, что связано с большими различиями в содержании органических веществ от наиболее низких значений индекса (0,05-0,06) для районов с малым содержанием органики до наивысших (свыше 5) в областях с обильной органикой Непрерывные измерения на ходу судна увеличивают объем получаемой информации и дают возможность наблюдать тонкую структуру пространственного распределения индекса цвета, которую невозможно было бы обнаружить в точечных измерениях на отдельных станциях Оказалось, что распределение это весьма неоднородно, претерпевает значительные вариации, особенно заметные в зонах динамической активности вод на границах течений, в приливах, в областях подъема вод Резко меняется индекс цвета в загрязненных водах вблизи устьев рек, портов, выносов промышленных вод Анализ данных синхронных измерений индекса цвета, относительной прозрачности вод и среднего показателя ослабления направленного излучения верхнего елоя, показывает, что между этими характеристиками существуют определенные корреляционные связи. Эти связи могут представлять определенный интерес, поскольку они в принципе позволяют оценивать прозрачность поверхностного слоя воды по дистанционным измерениям индекса цвета

Другой важной гидрооптической характеристикой является интенсивность В(к) биолюминесцентных полей, по структуре которых можно судить о пространственном распределении загрязнения водной среды. По этому представляет интерес установить зависимость между этой характеристикой и индексом цвета, которая позволила хотя бы косвенно оценить степень загрязнения по ходовым измерениям. Это тем более важно, что интенсивность биолюминесценции так же может быть измерена с помощью существующих экспресс методов, но только в темное время суток. Поэтому данные этих измерений будут дополнять информацию, полученную с помощью измерений индекса света в светлое время. Так как этот параметр определяется яркостью света, выходящего из толщи воды, то в качестве сравниваемого параметра берется интегральная величина интенсивности биолюминесценции:

где кг — глубина слоя, В(И) в мкВт/см2. Натурные измерения показали хорошее соответствие этих параметров: сохраняя низкие значения в районах с малым содержанием биомассы, они увеличиваются на два и более порядков в продуктивных районах. Анализ экспериментальных результатов выявил линейную зависимость с максимальной корреляцией при Ит = 50 м:

I = 0,089 + 0,362В„

Существование этой взаимосвязи показывает перспективность и целесообразность комплексных измерений индекса цвета и биолюминесценции водоема. Это позволяет круглосуточно проводить оценку загрязнения вод по ходу судна, получать информацию о динамике, границах и распределении водных масс в поверхностном слое и, таким образом, существенно повысить эффективность оценки степени загрязнения водоемов.

Получение опытных данных по лазерному зондированию основано на применении уравнения лидара, которое в гидрографии требует выполнения некоторой модификации, связанной с распространением лазерного импульса в двух средах - воздухе и воде (см. рис. 3).

ви =

о

Рис.3. Схематическое изображение хода лучей для самолетного водного лидара: 1 - водная среда, 2 - воздушная среда, 3 - лазер

Для излучения, исходящего с глубины А в телесном угле □ справедливо равенство

О. = Л5/ И2 , (I)

где — площадь поверхности внутри поля зрения приемной опгики Из геометрического построения следует, что

Л- _ Л

(/г*)2 {И + к*)2 '

где /г' - высота нахождения лидарного приемника, Лц - эффективная площадь приемной оптики С учетом того, что к = к/п, где п - показатель преломления воды, и используя (1) и (2), получаем

□ =_^о_

п2(к' + к/п)2'

Уравнение лидара для мощности сигнала, принимаемого на длине волны X, запишем в виде

Р = Р0ф{к , и)/ЗаТ(к) ехр|- ) + е{Х(4>

где Рд - мощность лазерного импульса на длине волны >Ч) и длительности тр Длина импульса в воде

I =УТР12,

где V = с/и - скорость света в воде, с - скорость света в вакууме, р - коэффициент обратного излучения, зависящий от природы взаимодействия, формирующего эхо-сигнал Здесь введены коэффициент пропускания атмосферного слоя толщины И' в обоих направлениях

Т(к') = ехр{- [г-'(Я0) + е(Я )]к'\ е - коэффициент ослабления излучения в воздухе, и геометрический фактор ф, учитывающий долю энергии, перехватываемую приемником с рассеивающего элементарного объема При значительных расстояниях приема, эгот фактор может быть представлен в виде

где - спектральный коэффициент пропускания приемника, ^(Ь1) - коэффициент, учитывающий геометрию перекрывания на водной поверхности площади, освещаемой лазером, и площади, с которой осуществляется прием обратного сигнала, 9 - двусторонний коэффициент пропускания поверхности раздела воздух-вода

К методам ЛДЗ ВС относят методы, в которых используется не преобразованный по длине волны X свет Обратный сигнал в этих методах формируется в процессах упругого рассеяния лазерного излучения как самой водой, так и ее компонентами, и несет информацию о спектральной прозрачности и поглощательной способности воды, стратификации гидрооптических параметров по глубине, практических возможностях контроля загрязнений в водной среде и гд Рассмотрим эти информативные свойства более подробно

Уже первые натурные испытания, начатые в конце 60-х годов, показали возможность применения лазера, установленного на борту летательного аппарата, для под-

йодной съемки. Интервал Д/ между принятыми обратными сигналами, отраженными от поверхности воды (5';) и подводной поверхности ф).используется при этом в качестве меры толщины водного слоя (см. рис. 4). А = V Д//2,

Лидарное уравнение (4), записанное в терминах энергии сигналов 5, и 52 принимает вид

ж

где £о(-^о) - энергия лазерного импульса; р(Ад), р"(Ао) - эффективности обратного

рассеяния поверхностью воды и подводной поверхностью, £,+ (Я0) - коэффи-

циенты ослабления для падающего (направлен вниз), обратного (направлен вверх) сигналов, соответственно, значения которых могут быть различны из-за эффектов многократного рассеяния.

Имеются известные успехи изучения флуоресценции веществ естественного происхождения в ВС. Однако, что касается антропогенных субстанций, то здесь дело состоит несколько хуже как в отношении объема, так и широты охвата исследовательского материала, и это несмотря на то, что многие из них обладают яркой флуоресценцией и относятся к наиболее распространенным и вредным веществам, загрязняющим ВС (нефть и нефтепродукты, отходы химической промышленности, отравляющие вещества и т.д.). В этом отношении особенно опасны загрязнения нефтью, гак как они приводят к нарушению многих процессов фотосинтеза и жизнедеятельности в ВС, теплового и радиационного обмена. Свыше 6 млн. тонн нефти и нефтепродуктов ежегодно попадают из разных источников в воды различных водоемов, поэтому обнаружение и идентификация этого является одной из важнейших задач контроля качества воды в водоемах. Среди многочисленных методов, реагирующих на присутствие поверхностных нефтяных пленок (фото-, радиометрические, радиолокационные и т.д.) лишь метод неконтактного флуоресцентного зондирования (НФЗ) позволяет проводить идентификацию этого загрязнителя. Такая возможность основана на специфике спектров возбуждения и излучения, спектральных законов затухания флуоресценции для разных сортов нефти и нефтепродуктов. Более того, ве-

личина эффективности флуоресценции оказалась вполне достаточной, чтобы проводить крупномасштабные измерения с борта летательного аппарата. На рис. 5 приведены Ф-спектры легких нефтепродуктов (°АР1 = 90-60) сырой нефти (°АР1 = 15-40) и тяжелой очищенной нефти (мазута) (°АР1 15), плотность нефтепродукта связана с градусами Американского нефтяного института °АР1 соотношением d = 141,5 (°АР1 + 131,5). Как видно из рисунка, имеются характерные различия в спектрах флуоресценции указанных групп.

Рис. 5. Типичные спектры флуоресценции нефтепродуктов трех основных групп: а) легкие очищенные нефтепродукты; б) сырая нефть; в) тяжелые остаточные нефтепродукты Для легких нефтепродуктов характерен фиолетово-синий спектр с максимумом

при А?®* = 410- 420 нм. При переходе в следующую более тяжелую группу спектр сдвигается в красную сторону, интенсивность свечения падает примерно в 5 раз; для сырой нефти А™3* « 470 - 500 нм, для мазута А™ах « 550 — 570 нм. Таким образом, информация о характере Ф-спекгтра позволяет проводить однозначную классификацию по указанным группам. Применение метода НФЗ позволяет получать такую информацию. Более глубокая классификация в рамках данной группы может быть связана с применением многочастотного ДЛЗ, как это используется в случае ФП. Положительные результаты были получены для сырой нефти. Что касается остальных групп, то здесь необходимы дальнейшие исследования. Другой возможный путь -изучение временных особенностей Ф-спектров. Нефть представляет собой смесь органических молекул, свечение которых характеризуется своим спектром, временем жизни и квантовым выходом. Ранее было введено спектральное время затухания флуоресценции (СВЗФ) т(Х), определяемое как время экспоненциального затухания, измеряемое в единичном интервале длин волн

где Тф - время жизни для всей полосы излучения, а^ - форм-фактор Ф-спектра.

СВЗФ определяется функцией отклика F>.(t) Ф-среды, с которой взаимодействует лазерный импульс P(t). Абсолютные измерения СВЗФ связаны с регистрируемой в эксперименте временной зависимостью Ф-сигнала в виде тройной свертки h{t)=Ax(t).p{t)-Fx{t),

где AÁ(t) - аппаратурная функция (операция свертки </\ф2 = fa{t%(t-t')dt). Дан-

ное уравнение должно решаться относительно F(t) при известных остальных функциях. На практике решение обычно аппроксимируется простой формой F(t) = e~'^T^Á\ Тогда т(А,) играет роль параметра подгонки к экспериментальным данным. В результате проведенных измерений оказалось, что в случае Ф-среды сложного состава, какой является, например, нефтепродукты, спектральная зависимость т(А.) является новой характеристикой. На рис. 6, 7 представлены спектры т(А,). Очевидно, что они располагают большими возможностями для идентификации, чем обычные Ф-спектры. Это объясняется тем, что для НФЗ длина волны является наиболее удобным параметром для точных измерений и физически более связанным со средой, чем величина Ф-сигнапа. Для сырой нефти наблюдается регулярный рост спектрального времени затухания флуоресценции при увеличении X и/или САР1. Такая же тенденция наблюдается и для очищенных нефтепродуктов (за исключением бытового топлива). Наблюдаемый перепад т по спектру может достигать 5-6 не, что можно использовать для оптимального выбора А.ф.

С/И),** ____/

ioo

~tsr

-л,*

Рис. 6. Спектральное время затухания флуоресценции образцов сырой нефти: 1 - 39, 8 "API, 2-36 °АР1, 3 - 30,2 °АР1, 4-23,4 °АР1, 5-16,7 "API.

Рис. 7. Спектральное время затухания флуоресценции для очищенных нефтепродуктов: 1 - солярное масло, 2 - дизельное топливо, 3 - бензин, 4 - керосин

Несколько изменив методику наблюдения, произвести оценку толщины пленки. Для этого уравнение водного лидара записывается применительно к нефтяным пленкам толщиной (I на водной поверхности

где сделана замена (3.23), (3.23а), а коэффициент , ^ определяет эффективность нефтепродукта.

Сущность метода заключается в том, что наблюдение флуоресценции ведется на КР-линии воды. Тогда в интенсивность сигнала вносятся дополнительные вклады: - от растворенного органического вещества

- от КР-воды

ослабленное при двойном проходе через пленку

Здесь рфОВ и - эффективности флуоресценции РОВ и КР-воды слоя воды значительной оптической толщины. Проведение указанной выше классификации нефтепродукта позволяет выбрать длину волны лазера % такую, что /?Д^ « 1 В

таком случае флуоресценцией от нефтяной пленки при А,„р можно пренебречь Тогда энергия сигнала принимает простой вид

Е"к\Р)=^кХ-о+Км^

При отсутствии нефтяного загрязнения на поверхности воды сигнал усиливается, так как исчезает (фактор ослабления за счет пленки, т е

м=+К м\

Сравнивая сигнала в обоих случаях, получаем расчетную формулу

<1 = \1е\п[ЕвМ1Е«М\

Из полученного выражения следует, что если известен суммарный коэффициент ослабления е для нефтепродукта, то толщину пленки можно оценить из отношения сигналов от чистой водной поверхности и покрытой нефтяной пленкой По существу для получения полезной информации используется подавление обратного сигнала на длине волны КР воды, являющееся следствием ослабления внутри пленки нефтепродукта. Натурные испытания показали, что верхний предел для оценок по данной формуле составляет порядка 4 мкм - более толстые пленки полностью подавляют полезный сигнал, однако, они попадают в "поле зрения" микроволновой радиометрии

Исследование флуоресценции промышленных вод под действием УФ-излучения может оказаться полезным для изучения качества воды методом ЛДЗ Использование для этой цели самолетного Ф-лидара открывает возможность контролировать по кривым изменения интенсивности флуоресценции содержания загрязнителей научать динамику его распространения Исследования показали, что форма спектральной кривой менее информативна, чем ее амплитуда Для облегчения ее измерения используется внутренний репер, в качестве которого используется сигнал КР на молекулах воды так же, как и в случае исследования ФП Величина РЛ1 (отношение максимальных амплитуд Ф- и КР-сигналов), где в. получается вычитанием составляющей Ф из общего сигнала, полученного на длине волны должна меняться в широких пределах для различных проб воды Лабораторные исследования подтвердили эти ожидания и выявили, например, зависимость Б/Я от степени разбавления сточных вод водой хорошего качества (рис 8)

ф

■M«IL1III«I«,'»<< Л0ЛШЯ

Рис 8 Зависимость F/R от степени разбавления очищенных сточных вод Это позволяет с помощью бортового лазерного флуориметра проводить быстрое картирование шлейфа очищенных сточных вод и достаточно точно измерять его перемешивание с водой водоема или реки Кроме того, существование корреляции между величиной F/R и общим содержанием органических веществ дает возможность быстрого определения растворенной в воде органики

Мониторинг и диагностика состояния окружающей нас природы становится все более актуальной, задачей, и важное место в ней занимает контроль состояния ВС Для решения этой важной задачи необходимо, создание и разработка наиболее эффективных экспрессных методов и средств контроля качества воды без взятия проб Этот вопрос является главным предметом исследования в диссертационной работе Упор делается на сравнительно новый и наиболее перспективный метод ДЛЗ Малая расходимость и высокая яркость лазерных пучков позволяет создавать интенсивное поле на значительных расстояниях от лидара Поэтому оптический отклик, возникающий при взаимодействии самых разнообразных объектов с этими полями, достаточно велик для осуществления регистрации современными оптическими приемниками Основной режим работы лидарных лазеров - импульсный, поскольку позволяет проводить измерения как с пространственным, так и с временным разрешением и, в определенных случаях, обеспечивает более высокую чувствительность и избирательность Из вышеизложенного ясно, что лидар представляет собой новый важный инструмент в арсенале средств исследования ОС Область применения таких активных систем зондирования чрезвычайно широка Благодаря лидарам станет возможным решение многочисленных экологических задач от простой качественной оценки пространственного распределения интересующей компоненты в водной среде до изучения элементного состава сложного природного образования В настоящее время лидар находится в стадии интенсивного развития, которое приведет к решению ряда технических и экономических задач и в итоге превратит его в обычный инструмент исследования

В четвертой главе проведен анализ и выбор методов и средств контроля качества и диагностика объектов водообеспечения и водоотведения

Рассмотрено современное состояние методов и средств неразрушающего контроля объектов водообеспечения и водоотведения, приведено описание приборов неразрушающего контроля состояния и качества материалов и конструкций объектов водообеспечения и водоотведения в процессе эксплуатации, телевизионных методов диагностики водопроводно-канализационных трубопроводов, технических средств телевизионных методов контроля, приборов для поиска утечек воды

В ГУП 'Водоканал Санкт-Петербурга" были созданы установки для телевизионного контроля канализационных и водопроводных труб диаметром от 100 до 4000 мм Телеустановки были смонтированы на базе автомобилей - ЗИЛ, УАЗ и "Газель", авто-

буса ПАЗ (рис. 9). Эти установки получили фирменное название "Филин", товарный знак и сертификат соответствия.

1 - генератор; 2 - рабочее место оператора; 3 - видеоконтрольное устройство; 4 — видеомагнитофон; 5 - лебедка; 6 - ролик блока метража; 7 - кабель телекамеры; 8 - направляющий кабельный ролик; 9 - кабельный ввод; 10 - центратор (салазки и др.); 11 - телевизионная камера; 12 - осветительная на-

садка

Телекамеры монтируются на самоходных тележках и салазках, протаскиваемых с помощью лебедок. Управление видеокамерой дистанционное. Для более эффективного контроля перед осмотром трубы целесообразно очистить каким-либо способом (гидродинамическими или скребковыми механизмами).

Основные отличия установок "Филин" от зарубежных и отечественных аналогов:

установка "Филин" адаптирована для работы в отечественных трубопроводах, может работать в неблагоприятных условиях с повышенной загрязненностью сети, при большом заполнении труб сточными водами;

установка снабжена мощным телевизионным кабелем (разрывное усилие до 1800

кг);

комплектуется более широким набором средств доставки телекамер (понтоны, салазки, подъемные устройства, самоходные тележки и др.) имеют значительно меньшую стоимость, а также стоимость послегарантийного технического обслуживания и ремонта;

В последующем была создана и успешно внедрена переносная телевизионная установка, которую можно перевозить на легковых машинах. Установка конструктивно смонтирована в чемодане.

Некоторые образцы контроля состояния трубопроводов приведены на следующих рис. 10 - 12.

Рис. 10. Деформация труб

Рис. 12. Скол бетона на стыке труб В питой главе приведены результаты исследования системы мониторинга качества воды и технологического оборудования в ГУГ1 «Водоканал Санкт-Петербург". Рассмотрена система биомониторинга качества воды и результаты ее эксплуатации в процессе биомониторинга качества воды в Санкт-Петербурге. Значительное внимание уделено системе дистанционного мониторинга и диагностики технологических показателей надежности работы насосов в процессе эксплуатации, мониторингу параметров перекачки воды на насосных станциях Санкт-Петербурга, мониторингу и диагностике параметров при заборе и подаче воды на очистку на водопроводных станциях Санкт-Петербурга, информационному комплексу учета воды и телеметрии системы водоснабжения Санкт-Петербурга, мобильной установке для моделирования процесса очистки питьевой воды.

В целях обеспечения качества воды и безопасности водоснабжения в условиях обнаружения токсичных веществ с опасным уровнем содержания в воде водозаборных сооружений в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» разработана и внедрена станция производственного биологического мониторинга качества воды (СПБМКВ) водоисточника, которая являлась составной частью системы мониторинга качества воды и технологического оборудования в ГУГ1 «Водоканал Санкт-Петербург".

Принцип действия СПБМКВ основан на диагностике функционального состояния животных - "мишеней", проводимой с использованием адаптированного для беспозвоночных животных метода вариационной пульсометрии (ВП). В качестве животных-мишеней используются аборигенные бентосные беспозвоночные (ББ), имеющие жесткий панцирь: Crustacea (Decapoda) и Mollusca.

В соответствии с разработанным в НИЦЭБ РАН оригинальным волоконно-оптическим методом изучения кардиоактивности ББ, информация о состоянии орга-

низма выводится к расположенной вне воды регистрирующей системе (рис. 13) с помощью тонкого оптического волокна, которое практически не мешает жизнедеятельности наблюдаемого животного-биоиндикатора - аборигенного речного рака. Данный биофизический метод был положен в основу биоаналитического блока новой информационно-измерительной системы, предназначенной для непрерывного производственного биомониторинга качества воды источника в реальном времени на основе анализа кардиоактивности речного рака. В биоаналитический блок входит также система, основанная на анализе в реальном времени поведенческих реакций аборигенных рыб.

Время

Рис. 14. Пример синхронной экспресс-реакции раков на случайную подачу (5 июня 2006 г. в 10 ч 50 мин) хлорированной воды в

аквариумную систему СПБМКВ при промывке керамзитового фильтра на входе в установку

а - стресс-индекс; б — ЧСС - частота сердечных сокращений; 1 - канал 1; 2 - канал 2

Рис. 13. Схематическое изображение одного из вариантов системы мониторинга качества воды акватории, содержащей биосенсорный модуль на основе отведения и анализа кардиоактивности аборигенного животного, где 1 - площадка для размещения контейнера 2 с системами регистрации, анализа и передачи данных, 3 -сетчатая клетка для животного, 4 -щель для оптических волокон, 5 - передающее оптическое волокно, 6 - приемное оптическое волокно, 7 - тестируемое животное.

В процессе опытной эксплуатации станции производственного биологического мониторинга качества воды (СПБМКВ) водоисточника, основанной на реакции организмов раков было установлено, как «человеческий фактор» инициировал сигнал токсикологической опасности исходной воды, связанный с попаданием хлорированной водопроводной воды в аквариумы с тест-животными. Из рис. 14 видно, что «дежурные» раки почти мгновенно синхронно отреагировали на ошибочные действия персонала при промывке входного фильтра, являющейся стандартной ежедневной операцией.

Перед началом процедуры промывки механического фильтра на входе воды в аквариум не был перекрыт кран входа в гидравлическую систему СПБМКВ. Кран подачи водопроводной воды после промывки фильтра остался в приоткрытом состоянии, вследствие чего хлорированная вода в течение многих часов продолжала посту-

пать в аквариумы СПБМКВ В результате уже через минуту на диспетчерском пульте появился сигнал токсикологической опасности воды (что обусловлено токсичностью активного хлора для гидробионтов), а сигнал, поступающий от канала с рыбами, выдал красный сигнал токсикологической опасности только через 6 часов, когда они погибли и перестали двигаться Раки, столь оперативно выдавшие красный сигнал опасности, остались живы и через несколько дней продолжили свою токсикологическую службу Сравнительные тренды частоты сердечных сокращений раков представлены на рис. 14, а, стресс-индексов тех же раков - на рис 14, б

Приведено теоретическое обоснование и методика расчета степени загрязнения водоемов сточными водами в местах водозабора

Качество питьевой воды, а также экологическое состояние рек, каналов и других проточных водоемов, особенно в местах забора воды для водоснабжения, в значительной степени зависит от степени загрязнения их вредными веществами, при этом одним из основных источников загрязнения водной среды являются сбросы транспортных, промышленных, бытовых, коммунальных и сельскохозяйственных сточных вод. Органами государственного экологического надзора и контроля для каждого судна или предприятия устанавливаются нормы предельно допустимых сбросов вредных веществ в водоемы Поэтому весьма важно знать концентрацию вредных веществ в выбрасываемых сточных водах судами или предприятиями В этом случае главным элементом экологического анализа является определение с помощью расчетного метода условий сброса сточных вод в водоемы и прогнозирование санитарного состояния в пунктах водопользования

С целью определения основных понятий и физических величин рассмотрим сначала простейший случай сброса в реку одним стоком одного вредного вещества (ВВ)

В основе метода лежит формула

Ч Сх +у (3 Ср = (д +у0) Су, (5)

где <3 и расходы воды соответственно в стоке и проточном водоеме (реке), Сх, Су и Ср- концентрации ВВ соответственно в стоке, ближайшем пункте водопользования (БПВ) и в реке Коэффициент смешения у - для проточных водоемов определяется по методу Фролова-Родзиллера 1-Р

Г =-> Р = ехр[-а(АЬ)1/3],

1 + О/чР

где ДЬ - расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод (ВСВ) до створа БПВ, коэффициент а , учитывающий гидравлические условия смешения, определяется по формуле

а=4Ф (Е/Я)ш,

Здесь £ - коэффициент, зависящий от места ВСВ в водоем (если ВСВ осуществляется у берега, то он равен 1, если ВСВ производится в стрежень реки он равен 1,5),коэффициент извилистости реки, ^=ДЬ/ДЬпрям, где ДЬпрям - расстояние от места ВСВ до БПВ по прямой, Е, коэффициент турбулентной диффузии, для равнинных рек равен

„ <УхН>

где <У> - средняя скорость течения на участке АЬ, <Н> - средняя глубина водоема на этом участке

В случае, если гидрологические условия различны на отдельных отрезках участка ДЬ, то берется среднее значение по участкам АЬ„ ДЬП на которых <У>, и <Н>, известны-

Е= у <^>,<Я>, 200

При проведении расчетов сначала определяют Е, затем а и уже потом/ Далее экологический анализ проводится на основе формулы (5) С помощью данной методики можно достаточно просто рассматривается общий случай нескольких стоков с расходами я, з=1. .,М, сбрасывающих в реку N ВВ, относительные концентрации которых составляют прямоугольную матрицу

' ХЦ_Си^СР'

\Хт . хшу

Элемент си матрицы С определяет абсолютную концентрацию 1-го ВВ в з-ом стоке, элемент ср, определяет абсолютную концентрацию 1-го ВВ в реке

Составим вектор интенсивностей стоков ./ = (/,,К , , где I, =Я,/(2 и т - операция транспонирования Определим вектор средних концентраий ВВ <х > =

1 1 1 у 1 1

XJ / (I J)), где (а Ь)=2_ла1Ь, - операция скалярного умножения двух векторов, /

д

= (1, ,1) . Основная расчетная формула, записанная в векторной форме принимает вид

<* >+V, + , (6)

где у = (у ь - вектор относительных концентраций ВВ в БПВ

Здесь = у(/и5,р), параметр р определен выше,

г г м

(=1

Формула (6) позволяет сохранить в общем случае графические подходы к решению экологических задач В частности, оценка функции разбавления может быть определена графически по величинам параметров р ид, Критерий благоприятного диагноза санитарного состояния водоема в БПВ, состоящий в выполнении неравенства

¿Л/Л',

может быть записан в более удобном для расчета виде. (<£ ><1 / у"))<у5[1-1 (1/£*)] + 1 , где (1/у°) = (\1 у°, Му°ы)й, 1 /= ПДК,/ср, Продемонстрируем методику на нескольких частных примерах 1 Имеется М стоков с вектором интенсивностей У и концентрациями хь , хм какого-то одного ВВ, те N =1 В этом случае матрица концентраций образуют строку х = (хь ,х„), вектор средних концентраций <х > вырождается в скаляр - его единственная компонента равна

<х> =;£>,/,/7, 1=1

Рассмотрим, например случай, когда А Ь/В=150, р= 5, М=5, у°=Ю,

х=(20,50,30,70,80), >=(Ю"2, 5-Ю"3, 7-Ю*3, 3 • 10'\ 10"3)т, ./, = = 3 10"2,

1=1

/л1=~1„1!=Ъ5, р-5 Из графиков разбавления находим Л5=2,35, V, = ехр(Д4 )=10,5 Определяем среднюю концентрацию

<х -^(оз+огд+оги-ол-им) = 42 4

3 10"2

Составляем санитарный прогноз у БПВ на расстоянии ДЬ=150В Для этого проверяем выполнение неравенства (15), которое в данном случае принимает вид < * > / у < -1 / у")+1 левая сторона этого неравенства равна 4,24, правая 10,45

Следовательно, неравенство выполняется - санитарная обстановка в БПВ благополучна

В шестой главе рассмотрена организационная структура системы контроля качества воды в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург"

Создание организационной структуры системы контроля качества воды было направлено на совершенствование системы мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса В процессе создания системы контроля качества воды основное внимание было уделено вопросам организации контроля качества воды в ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга", контролю качества воды в распределительных сетях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», анализу химического состава и качества воды в источниках водоснабжения, контролю качества питьевой воды по микробиологическим показателям, метрологическому обеспечению контроля качества воды

В процессе организации контроля качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» при выборе аналитических методов использовались следующие критерии Первый - максимальная чувствительность метода и высокая точность измерений, так как результаты анализов воды используются для охраны здоровья населения и окружающей среды, при проведении коммерческих расчетов с абонентами и природоохранными организациями Второй - использование инструментальных методов При этом существенно снижается влияние человеческого фактора, повышается стабильность производства анализов и увеличивается производительность труда Характерен пример поиска аналитического метода для определения содержания анионов в питьевой воде Высокий уровень трудозатрат при определении анионного состава воды методами классической химии и низкая производительность поставили перед необходимостью замены ручных методов анализа на инструментальные Использование метода ионной хроматографии не принесло желаемого результата Несмотря на уменьшение трудозатрат на выполнение одного анализа и улучшение метрологических характеристик метод ионной хроматографии оказался менее производительным, а затраты увеличились за счет использования дорогостоящего оборудования и привлечения более квалифицированных кадров Решить задачу удалось благодаря проведенным исследованиям аналитических возможностей метода капиллярного электрофореза По имеющимся публикациям этот метод вообще не рассматривался для использования в лабораториях, осуществляющих серийное производство анализов воды Была разработана методика, позво-

ляющая в одной пробе одновременно определять содержание хлоридов, сульфатов, нитритов, нитратов На практике оказалось, что этот метод можно эффективно использовать не только для определения содержания анионов Были экспериментально установлены и используются на практике преимущества капиллярного электрофореза по сравнению с хроматографическим методом при определении содержания в воде хлорорганического пестицида 2,4-Д (2,4- дихлорфеноксиуксусной кислоты)

Формирование технической базы аналитического комплекса, состоящего из 11 ХБЛ ГУП «Водоканала Санкт-Петербурга» и ЦИКВ, включало в себя ряд стадий, в том числе

изучение парка средств измерений (СИ) состава и свойств воды, а также тенденций и возможных перспектив его развития, выбор СИ и вспомогательного оборудования,

проведение испытаний с целью утверждения типа (если СИ отсутствует в государственном реестре)

проведение испытаний СИ в производственных условиях на реальных водах, наличие метрологического обеспечения СИ в эксплуатации, уровень сервисного обслуживания СИ в эксплуатации; приобретение СИ и вспомогательного оборудования

Основные аналитические методы, используемые при контроле качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» приведены на рис 15

Рис 15 Основные аналитические методы, используемые при контроле качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» На основе выполненных исследований была разработана автоматизированная система управления качеством ГУП «Водоканал Санкт-Петербург", которая являлась составной частью организационной структуры системы контроля качества воды

Принципиальным при создании АСУ ТП ВС является решение следующих вопросов

1 Инвентаризация стадий технологического процесса, которые требуют автоматизированного управления

2. Выбор перечня показателей, контроль которых необходим и достаточен для управления технологическими процессами и который обеспечит надлежащее качество выпускаемой продукции

3. Выбор необходимого и достаточного количества точек контроля по каждому из выбранных показателей.

4. Формулировка требований по периодичности контроля и нормам погрешности при контроле показателей

5. Выбор соответствующих типов промышленных анализаторов, которые бы имели соответствующие технические и метрологические характеристики

Разработка проекта АСУ ТП Волковской ВС основывалась на следующих отправных точках.

I. Производится автоматическое дозирование всех реагентов, используемых в технологическом процессе, а именно- гипохлорита натрия, аммиака, коагулянта, флокулянта, порошкообразного активного угля (ПАУ)

1 Дозирование производится пропорционально расходу воды

3 Дозирование реагентов (гипохлорита натрия, аммиака, коагулянта, флокулян-та) производится с учетом концентрации исходного реагента и концентрации реагента после его разбавления.

4 Дозирование аммиака производится с учетом его фонового содержания в сырой воде

5 Дозирование гипохлорита натрия производится с учетом содержания в сырой воде окисляющихся веществ.

6 Дозирование коагулянта производится с учетом содержания в сырой воде коагулирующихся веществ.

7 В качестве обратной связи при дозировании гипохлорита и аммиака используются:

- контроль содержания остаточного активного хлора на входе в блоки контактных осветлителей (БКО) и на выходе в город,

- контроль редокс-потенциала и относительной электропроводности сырой воды и воды после введения реагентов

8 В качестве обратной связи при дозировании коагулянта используется контроль редокс-потенциала и относительной электропроводности до и после введения реагента и контроль мутности на выходе из БКО

9 Для дозирования флокулянта используется автоматическая станция дозирования флокулянта «Праесгол»

10. Дозирование ПАУ производится только при поступлении сигнала о наличии в сырой воде токсичных веществ Установка дозы ПАУ и времени дозирования производится вручную

II. Должна быть предусмотрена возможность перевода управления всеми процессами дозирования реагентов из автоматического в ручной режим в случае возникновения нештатных и чрезвычайных ситуаций

Контроль показателей качества, расхода и уровня осуществляется в следующих точках технологической схемы (рис 16)

Рис 16 Упрощенная схема контроля показателей качества, расхода и уровня

Контролируемые показатели качества, расхода и уровня указаны на схеме курсивом

Выбор промышленных анализаторов для контроля показателей качества воды производился, исходя из следующих соображений1

1 Промышленные анализаторы должны удовлетворять по своим техническим и метрологическим характеристикам (область применения, принцип действия, диапазон измеряемых значений показателя, погрешность измерения и т д ) требованиям действующих нормативных документов и техническому заданию на проектирование АСУТП.

2 Анализаторы должны быть сертифицированы в соответствии с требованиями российского национального законодательства и стандартов и должны быть обеспечены средствами поверки и калибровки

3 Анализаторы должны иметь очень высокую стабильность показаний во времени и требовать минимального объема технического обслуживания и минимального объема расходных реагентов и материалов (последнее - в случае, если выбор безреа-гентных приборов по тем или иным причинам невозможен).

Стабильность показаний анализаторов во времени - требование принципиальное Она определяется в первую очередь техническими решениями, использованными в конструкции первичного преобразователя анализатора Большая проблема - загрязнение первичного преобразователя в процессе измерений. Поэтому предпочтение следует отдавать бесконтактным методам измерения (например, для мутности, удельной электропроводности), а в случае контактных методов измерения — таким анализаторам, где предусмотрена периодическая принудительная очистка и (или) промывка чувствительного элемента

В заключении представлены основные выводы и даны практические рекомендации по совершенствованию системы качества воды в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В диссертации разработаны научно-технические решения, позволившие существенно повысить качество питьевой воды несмотря на ухудшающуюся экологическую обстановку в водоемах Санкт-Петербурга в местах забора воды

В результате выполненных исследований создана и принята к реализации в ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербург" система контроля и мониторинга качества воды, а также комплекс мероприятий по повышению качества питьевой воды

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем

1. Проведен анализ современных методов и приборов контроля качества воды Определена их эффективность и недостатки Даны практические рекомендации по использованию комбинированных методов контроля

2. Определен комплекс основных показателей качества питьевой воды, контроль которых обеспечен в лабораториях химаналитики ГУП «Водоканал Санкт-Петербург".

3 Разработано теоретическое обоснование лазерно-оптических методов дистанционного контроля водоисточников, в местах забора воды Показано, что наибольшей эффективностью обладают методы комбинационного рассеяния и флуоресценции

4 Получена аналитическая зависимость, в которой концентрация примесей в воде определяется по отношению амплитуды сигнала флуоресценции от примеси к сигналу комбинационного рассеяния от молекул воды

5. В результате сравнения панорамных спектров, полученных для различных водоемов, установлено, что для контроля за относительным содержанием некоторых находящихся в воде примесей (растворенного органического вещества) достаточно следить за изменением абсолютной величины сигнала только на одной длине волны (например, для ФП А<>= 658 нм)

6 Для контроля степени загрязнения водной среды нефтепродуктами получено выражение, в котором при известном суммарном коэффициенте ослабления е для нефтепродукта, толщину пленки можно оценить из отношения сигналов от чистой водной поверхности и покрытой нефтяной пленкой

7 Определена решающая процедура станции производственного биологического мониторинга качества воды, в которой в сигнал аварийной опасности входят три параметра ¿б - уровень срабатывания, Гер - время срабатывания и Т3 - время задержки При этом, для каждого из основных биомаркеров (индекс напряжения и скорость нарастания частоты сердечных сокращений рака) выбраны, как наиболее характерные, по три значения уровня срабатывания Для индекса напряжения выбраны значения 1000, 5000 и 10000 с""3, а для скорости нарастания частоты сердечных сокращений - 50, 75 и 100 % Кроме того, рассчитана величина скорости нарастания частоты сердечных сокращений для трех значений параметра Тъ 2, 10 и 30 мин

8 Полученные в диссертационном исследовании результаты и новые научные данные обсуждались и одобрены на международных, всероссийских и отраслевых научно-технических конференциях. Наиболее важные и значимые технические решения, полученные в ходе выполнения работы по теме диссертации использованы в нормативной документации ГУП «Водоканал Санкт-Петербург"

Основные положения и научные результаты опубликованы в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК

1 Опыт эксплуатации систем биомониторинга качества воды в Санкт-Петербурге / Ф.В. Кармазинов, АК. Кинебас, A.B. Бевденев, Э.К. Сулейманова, С.В Холодкевич, А В Иванов // Водоснабжение и санитарная техника, 2007. № 7, часть 2 -С. 2-6

2. Чернов В. Б., Кинебас А. К., Юрлова Н А. Совершенствование системы мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса // Водоснабжение и санитарная техника, 2004. Ks 8, часть 2. - С. 18-20.

3. Мониторинг Кушелевской насосной станции Санкт-Петербурга // Ф В Кармазинов, А К. Кинебас, С Н. Волков, Ю.А. Курганов, Ю А. Ильин, В.С Игнатчик, Ю П Анисимов, С.Ю. Игнатчик // Водоснабжение и санитарная техника, 2005 № 11 — С 26-32.

4. Снижение энергозатрат на насосной станции первого подъема Северной водопроводной станции Санкт-Петербурга / Ф.В Кармазинов, А К. Кинебас, С Н Волков, ЮЛ. Курганов, Ю А. Ильин, В.С Игнатчик // Водоснабжение и санитарная техника, 2006. № 9, часть 1. - С. 41-46.

5. Изменение технологических показателей надежности работы насосов в процессе эксплуатации // Ф.В Кармазинов, А.К. Кинебас, С Н. Волков, Ю А. Курганов, ЮЛ. Ильин, B.C. Игнатчик, М.В. Суворов, С.Ю. Игнатчик // Водоснабжение и санитарная техника, 2005. № 11 - С. 16-22.

6. Кинебас А.К. Внедрение обеззараживания воды гипохлоритом натрия и ультрафиолетовым облучением в системах водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербурга // Водоснабжение и санитарная техника, 2005. № 12, часть 1. - С 16-20.

7. Санкт-Петербургскому водопроводу - 145 лет / А.К. Кинебас, П Ф Малютин, М.Ю Юдин, Е.Е. Пиленкова // Водоснабжение и санитарная техника, 2003 № 4 -С 11-16

В сборниках трудов конференций

8. Кинебас А.К., Потапов А И. Методы и средства контроля качества питьевой воды Экология и развитие общества. /Труды X Международной конференции СПб., МАНЭБ, 2007, с. 445-451.

9. Применение радиометра РСКВ-01 в системе радиационного мониторинга воды реки Нева на предприятиях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» / Бабаев А.С, Бердников Н.В., Викторов Б.В., Кинебас А К., Шипунов А.И. // XI Ежегодный семинар "Спектрометрический анализ. Аппаратура и обработка данных на ПЭВМ" Тезисы докладов, г Обнинск Калужской обл., 22-26 ноября 2004.

10. Проблема возникновения запаха водопроводной воды и перспективы ее решения с использованием технологии дозирования порошкообразных активированных углей на водопроводных станциях Санкт-Петербурга 1 Ф.В. Кармазинов, А К. Кинебас, A.B. Бе1фенев, Л.П. Русанова, И.В. Викторовский, Г.И. Кухарева, E.H. Чернова, ФЛ. Лобанов, А.К Баутинов // Сборник докладов конгресса ЭКВАТЭК Под общей ред. Л И. Элытанера. - М, 2006. Ч 1. - С. 556-557.

11. Кинебас А.К. Удаление фосфора на канализационных очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Экология и развитие общества /Груды X Международной конференции. СПб., МАНЭБ, 2007, с. 152-157.

12 Кинебас А.К. Удаление фосфора на канализационных очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Экология и развитие общества /Труды X Международной конференции. СПб, МАНЭБ, 2007, с 152-157

АВТОРЕФЕРАТ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ВОДЫ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОГО МЕГАПОЛИСА

Кинебас Анатолий Кириллович

Лицензия ЛР №020308 от 14 02.97

Подписано в печать 20.09.07 Формат 60x84 1/16 Б кн.-журн. Пл. 10 Бл. 0,5 РТПРИОСЗТУ _Тираж 100_Заказ 1750_

Северо-Западный государственный заочный технический университете Изд-во СЗТУ, член издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5

Введение.

1. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА И ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ.

1.1. Характеристика качества воды.

1.2. Основные показатели качества воды.

1.2.1. Общие физико-химические показатели качества воды.

1.2.2. Органолептические показатели.

1.3. Эпидемические показатели воды.

1.4. Санитарно-показательные микроорганизмы, характеризующие загрязнение питьевой воды при централизованном водоснабжении.

1.5. Магнитные свойства воды.

1.6. Свойства активированной воды.

2. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ И ПРИБОРОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ.

2.1. Фотоколориметрический метод контроля качества воды.

2.2. Оптический метод определения растворенного кислорода.

2.3. Санитарно-микробиологическое исследование воды.

2.4. Методы контроля бактерий

2.5. Методы жидкостной хроматографии.

2.6. Методы определения БПК.

2.7. Метрологическое обеспечение качества аналитических исследований на основе стандартных образцов в соответствии с современными требованиями.

ГЛАВА 3. ЛАЗЕРНО-ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

В ВОДОЕМАХ.

3.1. Общие сведения о водной среде и методах ее контроля.

3.1.1. Состав и свойства водоемов.

3.1.2. Характеристика гидрооптических методов.

3.2. Пассивные методы.

3.2.1. Измерение цветности.

3.2.2. Измерение биолюминесценции водной среды.

3.3. Активные методы.

3.3.1. Уравнение гидрографического лидара.

3.3.2. Дистанционное упругое зондирование гидросферы.

3.3.3. Методы дистанционного спектрального анализа.

3.3.4. Методы неконтактного КР- и Ф-зондирования.

3.3.5. Флуоресценция водной органики.

3.3.6. Флуоресценция фитопланктона.

3.3.7. Обнаружения и идентификация нефтяного поверхностного загрязнения.

3.3.8. Исследование сточных вод.

3.3.9. Подповерхностное измерение температуры воды.

3.3.10. Метод дистанционного элементного анализа водной среды.

3.4. Нелинейная флуориметрия сложных органических соединений.

4. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

И ДИАГНОСТИКА ОБЪЕКТОВ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ.

4.1. Современное состояние методов и средств неразрушающего контроля объектов водообеспечения и водоотведения.

4.2. Приборы неразрушающего контроля состояния и качества материалов и конструкций объектов водообеспечения и водоотведения в процессе эксплуатации.

4.3. Телевизионные методы диагностики водопроводно-канализационных трубопроводов.

4.4. Технические средства телевизионных методов контроля.

4.5. Приборы для поиска утечек воды.

5. СИСТЕМА МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ВОДЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ГУП «ВОДОКАНАЛ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ"

5.1. Система биомониторинга качества воды.

5.2. Результаты эксплуатации систем биомониторинга качества воды в Санкт-Петербурге.

5.3. Система дистанционного мониторинга и диагностики технологических показателей надежности работы насосов в процессе эксплуатации.

5.4. Мониторинг параметров перекачки воды на насосных станциях Санкт-Петербурга.

5.5. Мониторинг и диагностика параметров при заборе и подаче воды на очистку на водопроводных станциях Санкт-Петербурга.

5.6. Информационный комплекс учета воды и телеметрии системы водоснабжения Санкт-Петербурга.

5.7. Мобильная установка для моделирования процесса очистки питьевой воды.

5.8. Прогнозирование и оценка степени загрязнения водоемов сточными водами.

6. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ГУП «ВОДОКАНАЛ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ".

6.1. Совершенствование системы мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса.

6.2. Организация контроля качества воды в ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга".

6.3. Контроль качества воды в распределительных сетях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».:.

6.4. Анализ химического состава и качества воды в источниках водоснабжения.

6.5. Обеспечение качества питьевой воды в Санкт-Петербурге.

6.6. Контроль качества питьевой воды по микробиологическим показателям.

6.7. Основные принципы создания автоматизированной системы управления качеством ГУП «ВОДОКАНАЛ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА».

6.8. Метрологическое обеспечение контроля качества воды.

6.9. Исследование проблемы управления устойчивым развитием качества питьевой воды.

6.9.1. Стандарты управления качеством продукции.

6.9.2. Технологические основы повышения качества питьевой воды.

6.9.3. Повышение качества воды путем обеззараживания воды гипохло-ритом натрия и ультрафиолетовым облучением в системах водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербурга.

6.9.4. Информационные технологии в управлении качеством воды.

6.9.5. Программа развития систем водоснабжения Санкт-Петербурга.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время питьевая вода — это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая. Понятие "питьевая вода" сформировалось относительно недавно и его можно найти в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению.

Питьевая вода — вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции.

С 1 января 2002 года в России введен в действие нормативный правовой акт — Санитарные правила и нормы "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" — СанПиН 2.1.4.1074-01. В основе гигиенических требований к качеству воды для питьевых и бытовых нужд лежит принцип безопасности в эпидемиологическом отношении, безвредности по химическому составу и благоприятности по органолептическим свойствам.

В качестве источников водоснабжения используются городской, поселковый водопроводы, и подземные воды (скважины, колодцы). Как правило, для того, чтобы вода соответствовала требованиям СанПиН, необходимо проводить процедуру её очистки.

В последние десятилетия в результате интенсивного антропогенного воздействия заметно изменился химический состав не только поверхностных, но и подземных вод. Несмотря на относительную высокую защищенность (по сравнению с поверхностными) от загрязнения, в них уже обнаруживаются свинец, хром, ртуть, медь, цинк, др. Естественно, что концентрация тяжелых металлов в подземных водах возрастает на территории близ больших городов и промышленных центров.

Лаборатории по анализу питьевой воды централизованного и нецентрализованного водоснабжения уже сегодня четко определяют тенденцию роста случаев обнаружения в водах из скважин нитратов, фосфатов, что свидетельствует о выбросе в водоносные слои минеральных и органических удобрений. В колодезных водах обнаруживаются фосфаты, азот аммонийный, что говорит о попадании в источник азотных, фосфорных и органических удобрений.

В настоящее время, возможно, в связи с применением минеральных удобрений (суперфосфат), содержащих значительные примеси фторидов, возросли концентрации фторид-ионов не только в поверхностных, но и в подземных водах.

Очень часто исследуемые пробы вод характеризуются содержанием железа и солей жесткости, значительно превышающим оптимальный физиологический уровень и, следовательно, санитарно-гигиенические нормативы. Железо в водной среде присутствует чаще всего в форме бикарбоната, закиси, сульфида. В силу гидрохимических закономерностей в подземных водах железо встречается в различных соотношениях с марганцем.

В последние годы наметилась тенденция обнаружения сероводорода и сульфидов в водах, как следствие загрязнения воды органическими соединениями и серобактериями.

В скважинных водах нередки случаи обнаружения нефти и нефтепродуктов, которые попадают в воду в процессе бурения и вследствие проникновения в неглубокие водоносные слои бензина и дизельного топлива с автозаправочных станций или закачивания под землю производственных отходов.

Кроме того, потребитель может сталкиваться с проблемой микробиологический безопасности воды — ведь даже вода из подземных источников может содержать единичные клетки патогенных микроорганизмов, но основную угрозу представляет вода, вторично загрязняемая микробами при нарушении герметичности водопроводной сети.

В воде источников водоснабжения обнаруживаются несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения — гуминовые вещества, различные амины, др., которые способны изменять органолептические свойства воды.

При оценке качества воды, предназначенной для питьевых целей, согласно СанПиН 2.1.4.1074-01, проводят химический анализ по очень большой номенклатуре показателей, среди которых наиболее востребованны заказчиком: цветность, мутность, содержание железа, марганца, меди, общая жесткость, перман-ганатная окисляемость, рН, содержание нитратов, фосфатов, хлоридов, сульфатов, фторидов, гидрокарбонатов. Среди показателей микробиологической безопасности: "общее микробное число" и "термотолерантные колиформные бактерии".

По результатам анализа оценивается состав воды по технологическим и токсикологическим показателям и выдаются рекомендации по корректировке состава воды с учетом концентрации компонентов и технологии очистки.

Существует много способов проверить воду на качество, например, попробовать воду на вкус, выпаривать или отстаивать воду в течение нескольких часов и наблюдать выпадение белого осадка. Но такие методы "анализа и контроля" имеют существенный недостаток— субъективность и большую вероятность ошибки в определении качества воды. Единственно точный и надежный способ проверки воды на качество, пригодность для питья — это использование современных методов и приборов ее анализа и контроля.

Для решения этой проблемы наиболее эффективным является комплексный подход путем создания системы управления качеством питьевой воды, включающей производство, контроль и мониторинг качества воды в условиях современного мегаполиса. При этом контроль и мониторинг качества воды должен проводиться как в водоемах в местах водозабора, так и в процессе производства питьевой воды.

Цель диссертационной работы заключается в обеспечении высокого качества питьевой воды путем совершенствования системы контроля и мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса.

В соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследований:

- проанализировать основные показатели качества питьевой воды для современного мегаполиса;

- провести анализ и выбор методов и приборов контроля качества питьевой воды;

- разработать теоретические принципы лазерно-оптических методов дистанционного контроля качества воды в водоемах;

- провести анализ и выбор основных методов и средств контроля качества и диагностики объектов водообеспечения и водоотведения;

- обосновать систему мониторинга качества воды и технологического оборудования в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург";

- рассмотреть организационную структуру системы контроля качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург".

Объектом исследования является система контроля качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург".

Методы исследования. Исследования проводились с использованием биосенсорных методов, методов химаналитики и лазерно-оптических методов дистанционного контроля качества воды в водоемах. Применение современных методов статистического анализа с применением математического и компьютерного моделирования, отвечающих поставленным задачам, телевизионные методы диагностики водопроводно-канализационных трубопроводов.

На защиту выносятся следующие научные положения:

Теоретическое обоснование лазерно-оптических методов дистанционного контроля качества воды в водоемах в местах водозабора.

Методы расчета степени загрязнения проточных водоемов сточными водами в местах водозабора.

Система биомониторинга качества воды.

Система мониторинга качества воды и технологического оборудования в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург".

Организационная структура системы контроля качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург".

Научная новизна работы:

- получена аналитическая зависимость, в которой концентрация примесей в воде определяется по отношению амплитуды сигнала флуоресценции от примеси к сигналу комбинационного рассеяния от молекул воды.

- в результате сравнения панорамных спектров, полученных для различных водоемов, установлено, что для контроля за относительным содержанием некоторых находящихся в воде примесей (растворенного органического вещества) достаточно следить за изменением абсолютной величины сигнала только на одной длине волны (например, для ФП Хф = 658 нм).

- для контроля степени загрязнения водной среды нефтепродуктами получено выражение, в котором при известном суммарном коэффициенте ослабления е для нефтепродукта, толщину пленки можно оценить из отношения сигналов от чистой водной поверхности и покрытой нефтяной пленкой.

- определена решающая процедура станции производственного биологического мониторинга качества воды, в которой в сигнал аварийной опасности входят три параметра: ¿Б - уровень срабатывания , Тср - время срабатывания и Т3 - время задержки. При этом, для каждого из основных биомаркеров (индекс напряжения и скорость нарастания частоты сердечных сокращений рака) выбраны, как наиболее характерные, по три значения уровня срабатывания. Для индекса напряжения выбраны значения 1000, 5000 и 10000 с" , а для скорости нарастания частоты сердечных сокращений - 50, 75 и 100 %. Кроме того, рассчитана величина скорости нарастания частоты сердечных сокращений для трех значений параметра Т3: 2, 10 и 30 мин.

Практическая значимость и внедрение результатов работы. Разработана и принята к промышленному использованию станции производственного биологического мониторинга качества воды, установленные на водозаборных сооружениях водопроводных станций в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург"

Результаты диссертационной работы были внедрены при подготовке и реализации следующих нормативных документов в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург":

1. Регламент действий персонала ГУП «Водоканал Санкт-Петербург» и специализированных сторонних организаций Санкт-Петербурга в условиях обнаружения токсичных веществ в воде водозаборных сооружений.

2. Регламент работы водопроводных станций Санкт-Петербурга в условиях резкого ухудшения качества воды по показателям мутность и цветность водоисточника (р. Нева и Невская губа).

3. Регламент взаимодействия Департамента эксплуатации и развития систем водоснабжения и водоотведения, Технологических служб филиалов и ЗАО «Акватехсервис» по организации дозирования порошкообразного активированного угля при регистрации превышений нормативных значений концентраций нефтепродуктов в воде водозаборных сооружений водопроводных станций.

4. Временный регламент применения порошкообразных активированных углей для предварительной очистки воды на водопроводных станциях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на X Международной конференции «Экология и развитие общества», Санкт-Петербург, 2007; общественных слушаниях по проекту технического регламента «О безопасности водных объектов в местах водопользования и во-доотведения, питьевой воды, а также процессов водоснабжения» проведенные Российской ассоциацией водоснабжения и водоотведения, Москва, апрель 2007 г.; Международном Гётеборгском симпозиуме по вопросам химической очистки питьевой и сточной воды в 2007 г.; Семинаре на тему «Опыт снижения коррозийной активности питьевой воды». Фирма «Кемира» и Водоканал г. Хельсинки. Хельсинки, 11.03.2005 г.; 7-й Международной конгресс «Экватэк-2006», Москва, 30.052006 - 02.06.2006 г.; Специализированная конференция Международной водной ассоциации (1\¥А) «Обработка и утилизация осадков сточных вод: состояние, тенденции и перспективы», Москва, 29.05.2006 - 31.05.2006 г.; Всероссийской научной конференции «Эпидемиология, лабораторная диагностика и профилактика вирусных инфекций», Санкт-Петербург, 01.12.2005 г.; Международной конференции МАНЭБ, 2005. в Санкт-Петербурге; XI Ежегодном семинаре "Спектрометрический анализ. Аппаратура и обработка данных на ПЭВМ". Тезисы докладов, г. Обнинск Калужской обл., 22-26 ноября 2004 г., диссертация прошла обсуждение на заседании кафедры «Приборы контроля и системы экологической безопасности» СЗТУ, в НИЦЭБ РАН, на заседании кафедры «Инженерная экология» СПбГТИ (ТУ).

Личный вклад автора:

- основная идея работы, постановка исследовательских и практических задач, разработка методов их решения;

-теоретическое обоснование лазерно-оптических методов контроля качества воды в водоемах в местах водозабора;

- разработка и внедрение системы мониторинга и контроля качества питьевой воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург";

- руководство работами по созданию и внедрению станций биомониторинга качества воды в ГУП «Водоканал Санкт-Петербург";

В трудах, опубликованных в соавторстве, автор участвовал в той доле, которая указана в заключении организации, где выполнялась работа. Автор глубоко признателен всем коллегам, принявшим участие в совместных работах и в обсуждении полученных результатов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работ

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и заключения. Общий объем 280 с, включая 42 таблицы, 96 рисунков и списка литературы из 148 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В диссертации разработаны научно-технические решения, позволившие существенно повысить качество питьевой воды несмотря на ухудшающуюся экологическую обстановку в водоемах Санкт-Петербурга в местах забора воды.

В результате выполненных исследований создана и принята к реализации в ТУП «Водоканал Санкт-Петербург" система контроля и мониторинга качества воды, а также комплекс мероприятий по повышению качества питьевой воды.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ современных методов и приборов контроля качества воды. Определена их эффективность и недостатки. Даны практические рекомендации по использованию комбинированных методов контроля.

2. Определен комплекс основных показателей качества питьевой воды, контроль которых обеспечен в лабораториях химаналитики ТУП «Водоканал Санкт-Петербург".

3. Разработано теоретическое обоснование лазерно-оптических методов дистанционного контроля водоисточников, в местах забора воды. Показано, что наибольшей эффективностью обладают методы комбинационного рассеяния и флуоресценции.

4. Получена аналитическая зависимость, в которой концентрация примесей в воде определяется по отношению амплитуды сигнала флуоресценции от примеси к сигналу комбинационного рассеяния от молекул воды.

5. В результате сравнения панорамных спектров, полученных для различных водоемов, установлено, что для контроля за относительным содержанием некоторых находящихся в воде примесей (растворенного органического вещества) достаточно следить за изменением абсолютной величины сигнала только на одной длине волны (например, для ФП Аф= 658 нм).

6. Для контроля степени загрязнения водной среды нефтепродуктами получено выражение, в котором при известном суммарном коэффициенте ослабления б для нефтепродукта, толщину пленки можно оценить из отношения сигналов от чистой водной поверхности и покрытой нефтяной пленкой.

7. Определена решающая процедура станции производственного биологического мониторинга качества воды, в которой в сигнал аварийной опасности входят три параметра: ЬБ - уровень срабатывания , Тср - время срабатывания и Г3 - время задержки. При этом, для каждого из основных биомаркеров (индекс напряжения и скорость нарастания частоты сердечных сокращений рака) выбраны, как наиболее характерные, по три значения уровня срабатывания. Для индекса напряжения выбраны значения 1000, 5000 и 10000 с-3, а для скорости нарастания частоты сердечных сокращений - 50, 75 и 100 %. Кроме того, рассчитана величина скорости нарастания частоты сердечных сокращений для трех значений параметра Г3: 2, 10 и 30 мин.

8. Полученные в диссертационном исследовании результаты и новые научные данные обсуждались и одобрены на международных, всероссийских и отраслевых научно-технических конференциях. Наиболее важные и значимые технические решения, полученные в ходе выполнения работы по теме диссертации использованы в нормативной документации ГУП «Водоканал Санкт-Петербург".

4. Заключение

Изучение степени загрязнения проточных водоемов сточными водами является важной частью экологического анализа состояния окружающей среды. Его проведение требует не только сбора большого экспериментального материала, но и применения достаточно эффективных методов расчета. Однако, на практике могут оказаться полезными простые методики, дающие оценочные результаты, рекомендации и заключения, касающиеся санитарной обстановки на месте. Именно такой может оказаться предлагаемая методика обработки данных, в основе которой лежит только использование таблиц функций ехр (х) и 1п(х), вспомогательных графиков и выполнение несложных арифметических выкладок без привлечения какой-либо вычислительной техники.

6. СОЗДАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ГУП «ВОДОКАНАЛ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ"

6.1. Совершенствование системы мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса

Качество питьевой воды является не только экономическим, но и очень значимым социальным фактором. Для предотвращения распространения загрязненной воды, представляющей потенциальную опасность для здоровья людей, важное значение в системе подачи воды населению имеет мониторинг качества воды. Целью мониторинга является получение информации о состоянии воды в источнике водоснабжения, об эффективности обработки воды, а также о соответствии качества воды, предназначенной для потребления человеком, требованиям установленных нормативов. Результаты мониторинга формируют стратегию выбора технологии водоподготовки и программы реконструкции водораспределительных сетей.

Условно контроль можно разбить на три этапа: контроль качества воды источника водоснабжения (входной контроль), контроль технологических операций на стадии водоподготовки и контроль качества питьевой воды на выходе с водопроводных станций и в процессе ее транспортировки потребителю. Особое значение имеет контроль качества питьевой воды в распределительной водопроводной сети (РВС). Немаловажным фактором для своевременного реагирования на изменение показателей качества воды является определение количества анализируемых проб питьевой воды в РВС. Согласно действующим СанПиН 2.1.4.1074-01 [1], контроль качества воды в РВС проводится по микробиологическим и органолептическим показателям, количество анализируемых проб (в месяц) рассчитывается по численности обслуживаемого населения (табл. 1).

1. Р. Мегисрис. Лазерное дистанционное зондирование. М., Мир, 1987.

2. Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов: Сборник. Новосибирск, Наука, 1979.

3. Самохвалов И. В. и др. Лазерное зондирование тропосферы и подстилающей поверхности. Новосибирск, Наука, 1987.

4. Иванов А.П., Скрелин А.Л. Известия АН СССР, ФАО, V, № 12,1327,1969.

5. Иванов А.П, Кашин И.И., Колесник А.И. и др. ЖПС, XXIX, вып. 4, 710, 1978.

6. Зеге Э.П., Иванов А.П., Кацев И.Л. и др. Известия АН СССР, 9, № 10,1054, 1973.

7. Бункин А.Ф. и др. ДАН СССР, 279, № 2, 375, 1984; ЖГФ, 54, № 11, 2190, 1984.

8. Клышко Д.Н., Фалеев В.В. ДАН СССР, 238, № 2,320,1978.

9. Фадеев В.В. Квантовая электроника, 5, № 10,2221,1978.

10. Mumoba P.B. Ctal, NASA Conference on the Use of laser for Hydrographie Studies, NASA SP-375, p. 137,1973.

11. Measures L.M. Ctal, Opt, engineenry, 13,494,1974.

12. Иванова А.П. и др. ЖПС, 37, № 4,533,1982.

13. Leonard A.A. Ctal, Appl. Ophis. 18,1732,1979.

14. Власов Д. В., Прохоров A.M. и др. Оптика атмосферы, 4, № 4,445,1991.

15. Власов Д.В., Прохоров A.M. и др. ЖПС, 55, № 2,312,1991.

16. Власов Д.В, Прохоров A.M. и др. ЖПС, 55, № 6,919,1991.

17. П.Букин O.A., Павлов А.Н. и др. ЖПС, 52, №5,736,1990.

18. Препаративная жидкостная хроматография / под. ред. Б. Бидлингмейера -М.:Мир, 1990.

19. Стыскин Е.Л., Илинсон Л.Б., Брауде Е.В. Практическая высокоэффективная жидкостная хроматография. М. : Химия 1986.

20. Engelhard H. Practice of High Performance liquid chromatography. Application Equipment and Quantitative Analysis / NY., Springier-Verlag, 1983.

21. В.В. Клюев, A.A. Самокрутов, Ф.Р. Соснин ж. «Контроль. Диагностика» 2003, №6

22. Сахаров И.И., Голубев И.Ю., Павлов И.В., Потапов А.И. Исследование кинетики фазовых превращений воды акусто-эмиссионным методом. //Журнал физ.химии, 1992, 66, №2, С.555 - 558.

23. Павлов И.В. Контрольно-измерительные приборы и системы Учеб. пособие.-СПб.: СЗПИ,1999.

24. Потапов А.И., Павлов И.В. Методы и приборы неразрушающего контроля экологически опасных объектов. Доклад на ежегодной Всероссийской конференции «Контроль продукции» Санкт-Петербург 7-8 декабря 2000 г.

25. Потапов А.И., Павлов И.В., Смирнов Д.Н. Визуализация и обработка больших объёмов информации в неразрушающем контроле: Труды XVI Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика». Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

26. Потапов А.И., Павлов И.В., Смирнов Д.Н. Диагностический комплекс для визуализации результатов неразрушающего контроля: Труды XVI Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика». Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

27. Сахаров И.И. и др. Исследование кинетики фазовых превращений акусто-эмиссионным методом. //Журнал Физической химии АН СССР N2,1992.

28. Потапов А.И., Сахаров И.И., Павлов И.В., Красовская Г.И. "Акустоэмисси-онный контроль несущей способности мерзлых оснований сооружений и принципы построения автоматизированных диагностических систем". //Журнал Дефектоскопия № 3,1993.

29. Детков А.Ю., Потапов А.И. Опыт применения акустической эмиссии при неразрушающем контроле композиционных материалов. -JI.: ЛДНТП, 1975. 40 с.

30. Плетнев C.B., Потапов А.И., Марков А.П. Волоконно-оптические методы и средства дефектоскопии. -СПб.: Лита. 2001.- 312 с.

31. Музалевский A.A., Воробьев О.И., Потапов А.И. Экологический риск. СПб.: СЗТУ, 2001,-110 с.

32. Будадин О.Н. Потапов А.И., Колганов В.И. и др. Тепловой неразрушающий контроль изделий. М.: Наука. 2002.472 стр.

33. Потапов А.И. Научно-методические принципы экологического аудита и аудита качества. 4.1. Аудит качества. СПб.: СЗТУ, 2002,- 197 с.

34. Потапов А.И. Научно-методические принципы экологического аудита и аудита качества. Ч. 2. Экологический аудит. СПб.: СЗТУ, 2002, 198 с.

35. Потапов А.И., Воробьев В.Н., Карлин Л.Н, Музалевский A.A. Мониторинг, контроль, управление качеством окружающей среды. Научное и учебно-методическое справочное пособие. В 3-х томах. СПб.: РГТМУ.

36. Том 1. Мониторинг окружающей среды. 2003, 392 с.

37. Том 2. Экологический контроль. 2004, 540 с.

38. Том 3. Оценка и управление качеством окружающей среды. 2005, -670 с.

39. Потапов А.И. Вредные вещества и излучения в окружающей среде: В 5 томах. Том 1. Вредные вещества и качество окружающей среды. СПб.: СЗТУ, 2005, -454 с.

40. Том 2. Вредные вещества в атмосфере. 2005, 505 с.

41. Том 3. Вредные вещества в водной среде. 2006, 693 с.

42. Том 4. Вредные вещества в почве. 2006, 640 с.

43. Том 5. Излучения в окружающей среде. 2006, 600 с.

44. Потапов А.И. Вредные вещества и излучения в окружающей среде. Рабочая программа. СПб.: СЗТУ, 2002.70 стр.

45. Потапов А.И. Охрана окружающей среды и рациональное природопользование. Рабочая программа. СПб.: СЗТУ, 2002.63 стр.

46. Потапов А.И. Цыплакова Е.Г. Экология. Учебное пособие. СПб.: СЗТУ, 2002.190 стр.

47. Парахуда С.Е., Потапов А.И., Волынкин В.М. Метод пассивной стабилизации энергетических параметров лазеров для дефектоскопии и дистанционного контроля. Ж Дефектоскопия. № 3,1999

48. Потапов А.И. Экологический мониторинг. Труды 16 Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

49. Потапов А.И., Павлов И.В., Смирнов Д.Н. Визуализация и обработка больших объёмов информации в неразрушающем контроле. Труды 16 Российсюцй научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

50. Потапов А.И., Павлов И.В., Смирнов Д.Н. Диагностический комплекс для визуализации результатов неразрушающего контроля. Труды 16 Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

51. Потапов А.И., Кацан И.Ф. Динамические характеристики радиоинтроско-пов. Труды 16 Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

52. Потапов А.И., Кацан И.Ф. Оптимальная фильтрация квазипериодических сигналов. Труды 16 Российской конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург 9 -12 сентября 2002 г.

53. Потапов А.И., Поляков В.Е. Красовская Г.И. Практические подходы к идентификации болезнетворных бактерий в питьевой воде. Труды 16 Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

54. Потапов А.И., Поляков В.Е. Родичев JI.B. Контроль коррозионной стойкости трубопроводов с использованием волн Лэмба ао моды. Труды 16 Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" Санкт-Петербург 9-12 сентября 2002 г.

55. И.В.Лабес, И.Ф. Кацан, А.И.Потапов. Квазикогерентный детектор для ра-диоинтроскопа. Межвузовский сборник "Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий" выпуск 5 Санкт-Петербург 2002 г. стр.53 55.

56. Л.В .Родичев, В.Е. Поляков, А.И. Потапов Акустический электронный те-чеискатель. СПб, Межвуз. сб. "Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий" вып 2,2002 г. стр. 68-81.

57. Л.В.Родичев, З.Ф.Каримов, А.И.Потапов. Компьютерный метод обработки результатов диагностики действующих теплопроводов. "Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий". Межвуз. сб., вып.5 СПб,СЗТУ 2002.9 с.

58. А.И,Потапов, И.Ф.Кацан, О.Л.Соколов. Радиолокационный интроскоп для оценки профиля подповерхностного отражающего слоя. "Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий" Межвуз. сб., вып.5 СПб,СЗТУ 2002.18 с.

59. Родичев Л.В., Поляков В.Е., Потапов А.И. Система и способ контроля состояния трубопроводов в реальном времени. Патент РФ № 2002101880. Зарегистрирован 30 апреля 2002 г.

60. Поляков В.Е., Потапов А.И. Фонендоскоп-стетоскоп электронный. Патент РФ № 2173538. Зарегистрирован 20 сентября 2001 г.

61. Потапов А.И., Кацан И.Ф., Соколов О.Л. Радиолокатор-интроскоп. Патент РФ № 2096767. Зарегистрирован 20 ноября 1997 г.

62. Апостолов С.А., Потапов А.И. Способ переработки осадков сточных вод с получением жидкого топлива. Патент РФ № 2104970. Зарегистрирован 20 февраля 1998 г.

63. Атанов А.Н. Метрологическое обеспечение качества аналитических исследований на основе стандартных образцов в соответствии с современными требованиями. Труды XI ежегодного семинара "Вопросы аналитического контроля качества вод". Москва, 2006

64. National Primary and Secondary Drinking Water Regulations, United States Environment Protection Agency.78. "Популярная медицинская энциклопедия", Москва, "Советская энциклопедия", 1988.

65. Водная экология: Лабораторный практикум. Вологда: ВоГТУ, 1999. -94 с.100. www.water.ru

66. Система обеспечения безопасности водоснабжения на водопроводных станциях Санкт-Петербурга / П. П. Махнев, А. В. Бекренев, В. С. Бакланов и др. // Водоснабжение и сан. техника. 2006. № 9. Ч. 1.

67. Пат. на полезную модель № 61431, МКП G01N 33/18. Датчик физиологической активности беспозвоночных с жестким наружным покровом и система биологического мониторинга окружающей среды на его основе / С. В. Холодкевич, В. К. Донченко, А. В. Иванов и др.

68. Холодкевич С. В. Экологический мониторинг качества природных и сточных вод в реальном времени // Актуальные проблемы сохранения и восстановления биоресурсов морей и внутренних водоемов России: Сб. докл. Мурманск: Изд-воПИНРО, 2006.

69. Холодкевич С. В. Современные возможности управления экологическим риском водоснабжения Санкт-Петербурга // Материалы 8-й Международной конференции «АКВАТЕРРА- 2005». СПб, 2005.

70. Система раннего биологического оповещения об изменении качества воды на основе биоиндикации функционального состояния моллюсков по их кардио-активности в реальном времени / С. В. Холодкевич, А. С. Куракин, Ю. В. Кучерявых и др. // Там же.

71. Показательный обзор предприятий водоснабжения и водоотведения. -М.: ПДООС, 2002.

72. Водоснабжение Санкт-Петербурга / Под общ. ред. Ф. В. Кармазинова. -СПб.: Изд-во «Новый журнал», 2003.

73. Ильин Ю. А., Игнатчик В. С., Саркисов С. В. Особенности методики поверочных расчетов при мониторинге водопроводных сетей. СПб.: РААСН, 2004.

74. Ильин Ю. А. Расчет надежности подачи воды. М.: Стройиздат, 1997.

75. Водоснабжение Санкт-Петербурга. Под общ. ред. Ф. В. Кармазинова. -СПб: Изд-во «Новый журнал», 2003.

76. Изменение технологических показателей надежности работы насосов в процессе эксплуатации / Ф. В. Кармазинов, А. К. Кинебас,

77. C. Н. Волков и др. // Водоснабжение и сан. техника. 2005. №11.

78. Ильин Ю. А., Игнатчик В. С., Саркисов С. В. Особенности методики поверочных расчетов при мониторинге водопроводных сетей // Материалы Вторых академических чтений РААСН. СПб, 2004.

79. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Минздрав России, 2002.

80. WHO Guidelines for Drinking Water Quality. 2nd ed.: Recommendations. -Geneva: WHO, 1993,2002.

81. Зуев E. Т., Фомин Г. С. Питьевая и минеральная вода. Требования мировых и европейских стандартов к качеству и безопасности. М., 2003.

82. Онищенко Г. Г. Критерии опасности загрязнения окружающей среды // Гигиена и санитария. 2003. № 6.

83. Онищенко Г. Г. О реализации федерального закона от 30 марта 1999 г. №52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и мерах по совершенствованию его применения // Гигиена и санитария. 2004. № 1.

84. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. // Российская газета. 2003. № 119/1.

85. МУ 64-3-76-83. Организация и контроль производства лекарственных средств в асептичных условиях. М.: Мин-во мед. пром-сти, 1984.

86. Немцева Н. В., Бухарин О. В. Микробиологические критерии оценки качества питьевой воды // Гигиена и санитария. 2003. № 3.

87. A multiplex reverse transcription PCR method for detection of human enteric viruses in groundwater / G. S. Fout, В. C. Martinson, M. W. N. Moyer,

88. D. R. Dahling // Applied and Environmental Microbiology. 2003. V. 69. № 6.

89. P. Мегисрис. Лазерное дистанционное зондирование. M., Мир, 1987.

90. Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов: Сборник. Новосибирск, Наука, 1979.

91. Самохвалов И. В. и др. Лазерное зондирование тропосферы и подстилающей поверхности. Новосибирск, Наука, 1987.

92. Иванов А.П., Скрелин А.Л. Известия АН СССР, ФАО, V, № 12, 1327, 1969.

93. Иванов А.П, Кашин И.И., Колесник А.И. и др. ЖПС, XXIX, вып. 4, 710, 1978.

94. Зеге Э.П., Иванов А.П., Кацев И.Л. и др. Известия АН СССР, 9, № 10, 1054,1973.

95. Бункин А.Ф. и др. ДАН СССР, 279, № 2, 375,1984; ЖТФ, 54, № 11, 2190, 1984.

96. Клышко Д.Н., Фалеев В.В. ДАН СССР, 238, № 2,320,1978.

97. Фадеев В.В. Квантовая электроника, 5, № 10,2221,1978.

98. Mumoba P.B. Ctal, NASA Conference on the Use of laser for Hydrographie Studies, NASA SP-375, p. 137,1973.

99. Measures L.M. Ctal, Opt, engineenry, 13,494,1974.

100. Иванова А.П. и др. ЖПС, 37, № 4,533,1982.

101. Leonard A.A. Ctal, Appl. Ophis. 18,1732,1979.

102. Власов Д. В., Прохоров A.M. и др. Оптика атмосферы, 4, № 4,445,1991.

103. Власов Д.В., Прохоров A.M. и др. ЖПС, 55, № 2,312,1991.

104. Власов Д.В, Прохоров A.M. и др. ЖПС, 55, № 6,919,1991.

105. Букин O.A., Павлов А.Н. и др. ЖПС, 52, №5,736,1990.

106. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. М.: Мир, 1986.

107. Фадеев В.В. // Вестн. МГУ. Сер. 3, Физика, астрономия. 1998. № 4. С. 4958.

108. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1980.

109. Компьютеры в лаборатории / Под ред. A.B. Тихонравова. М.:Изд-во МГУ, 1992.

110. Ежов А.Н., Шумский С.А. Нейрокомпьютинг и его приложение в экономике и бизнесе. М.: МФТИ, 1998.

111. Опыт эксплуатации систем биомониторинга качества воды в Санкт-Петербурге / Ф.В. Кармазинов, А.К. Кинебас, A.B. Бекренев, Э.К. Сулейманова, C.B. Холодкевич, A.B. Иванов // Водоснабжение и санитарная техника, 2007. № 7, часть 2. С. 2-6.

112. Чернов В. Б., Кинебас А. К., Юрлова Н. А. Совершенствование системы мониторинга качества воды в условиях современного мегаполиса // Водоснабжение и санитарная техника, 2004. № 8, часть 2. С. 18-20.

113. Мониторинг Кушелевской насосной станции Санкт-Петербурга // Ф.В. Кармазинов, А.К. Кинебас, С.Н. Волков, Ю.А. Курганов, Ю.А. Ильин, B.C. Игнат-чик, Ю.П. Анисимов, С.Ю. Игнатчик // Водоснабжение и санитарная техника, 2005. № 11.-С. 26-32.

114. Кинебас А.К. Внедрение обеззараживания воды гипохлоритом натрия и ультрафиолетовым облучением в системах водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербурга // Водоснабжение и санитарная техника, 2005. № 12, часть 1. С. 16-20.

115. Санкт-Петербургскому водопроводу 145 лет / А.К. Кинебас, П.Ф. Малютин, М.Ю. Юдин, Е.Е. Пиленкова // Водоснабжение и санитарная техника, 2003. №4.-С. 11-16.

116. Кинебас А.К., Потапов А.И. Методы и средства контроля качества питьевой воды. Экология и развитие общества. /Труды X Международной конференции. СПб., МАНЭБ, 2007, с. 445-451.

117. Кинебас А.К. Удаление фосфора на канализационных очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Экология и развитие общества. /Труды X Международной конференции. СПб., МАНЭБ, 2007, с. 152-157.