Презентация на тему: Загрязнение и охрана гидросферы. Загрязнение и охрана гидросферы Охрана гидросферы от химического загрязнения
1 из 28
Презентация на тему: Загрязнение и охрана гидросферы
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
Цель моей работы – изучить современноесостояние водных ресурсов и мероприятия,направленные на их охрану, проанализировавработу завода «АСО». Перед собой я поставила следующие задачи:Рассмотреть роль воды в природе и жизни человекаРассмотреть использование водных ресурсов человеком во всех сферах деятельностиИзучить естественные и антропогенные источники загрязнения водных ресурсовРассмотреть влияние различных загрязнителей на живые организмыПроанализировать работу одного из крупнейших заводов нашего города с точки зрения природоохранной деятельности.
№ слайда 3
Описание слайда:
Вода – кровь Земли. Организм человека пронизанмиллионами кровеносных сосудов. Кровь снабжает каждую клетку телакислородом и питательнымивеществами, собирает отходыжизнедеятельности из всех уголковорганизма, соединяет все органы вслаженный и работоспособныйорганизм. Такая же кровеносная система есть и унашей планеты. Кровь Земли – это вода, а кровеносныесосуды- реки, ручьи и озёра. Вода на Землеиграет ту же роль, что и кровь в живом организме: удаляет отходы, образующиеся врезультате жизнедеятельности человека,соединяет друг с другом различныекомпоненты, превращая их в единую систему.
№ слайда 4
Описание слайда:
Вода – самое распространенное на Земле вещество. Водная оболочка, гидросфера, покрывает около 71%земной поверхности. Земная влага сосредоточенаглавным образом в океанах и морях. Общий объем вод Мирового океана составляет 1,5 млрд км3 при среднейглубине 3,8 км. Из пресных вод земной поверхности основная часть(79%) приходится на ледяные массивы Арктики иАнтарктиды, в которых содержится в 20 тыс. разбольше пресной воды, чем в реках. Если бы все этильды растаяли, то уровень Мирового океана мог быповыситься на 66 м. 20% сосредоточено в подземных водах итолько 1% участвует в круговороте.
№ слайда 5
Описание слайда:
Человек на 80% состоит из воды. В организме взрослого человека массой 70 кг воды 50 кг, а тело новорожденного состоит на 3/4 из воды. Самая богатая водой ткань – стекловидное тело глаза – 99%, а самая бедная – эмаль зубов – 0,89%. Интересно сравнить и такие цифры: сердце содержит 80%, а кровь – 83% воды, хотя сердечная мышца твердая и плотная, а кровь – жидкость. Вода необходима человеку. При голодании он может потерять весь свой жир, 50% белка, но потеря тканями 10% воды смертельна.
№ слайда 6
Описание слайда:
Живые организмы в воде. Вода – огромный, богатый живымиорганизмами мир. Все водные обитателидолжны быть приспособлены к главнымособенностям своей среды. Множество видов, преимущественномелких, как бы парящих в воде, получилоназвание планктон. Из-за плотности воды быстро плавающиеживотные должны иметь сильную мускулатуру иобтекаемую форму тела. Глубоководные животные способныпереносить давление, которое в тысячи развыше, чем на поверхности суши. Они обитаютв полном мраке, поэтому имеют приспособления,такие как светящиеся органы. Водные растения также способны кфотосинтезу, но он не возможен на большихглубинах. Одна из сложностей жизни водныхобитателей ограниченное количествокислорода, что приводит к массовой гибелиобитателей при загрязнении или нагреванииводы.
№ слайда 7
Описание слайда:
№ слайда 8
Описание слайда:
Для всего живого нужна не просто вода, а вода определённого качества:пресная, содержащая в 1 л. не более 10г. растворённых веществ. Как видно запасы воды в биосфере, которые человек может использовать нетак уж и велики, по сравнению с общим ее количеством, т.к использованиеводы, сосредоточенной в ледниках затруднено. Треть населения земли испытывает недостаток в чистой пресной воде. Вэкономически отсталых странах непригодной водой пользуется примерно 90%населения. Вода применяется в с/х, во многих производственных циклах, вкоммунальном хозяйстве. Человек использует пресную воду очень неразумно инерасчётливо. И это не только неоправданные потери воды в повседневномбыту (например, незакрытые водопроводные краны) и городском хозяйстве(неисправные подземные коммуникации). Не поддаются даже приблизительному подсчёту потери воды впромышленности. Например, для получения 1т. сахара необходимо 100м3 воды, 1т бумаги- 250м3, 1т алюминия – 120 м3 . На земном шаре на орошение земель расходуется2,5 тыс. км3 воды в год. Что гораздо больше потребления всеми другимиотраслями мирового хозяйства. Однако самая большая угроза « водного голода»- это загрязнение речных вод. Рост хозяйственной деятельности человека, выражается в свою очередьвозрастанием уровня загрязнения. Ежегодно сброс отходов в Тихий океан составляет 9 млн тонн, а в водыАтлантики 30млн тонн. 30% подземных вод и 70% поверхностных потерялипитьевое значение и перешли в категорию загрязненных. Все большееколичество воды идет на разбавление отходов.
№ слайда 9
Описание слайда:
Загрязнения Загрязнение – привнесение в среду каких-либонесвойственных ей веществ или увеличениеконцентрации имеющихся, приводящее к негативнымпоследствиям. Загрязнению подвержены все составляющиегидросферы. На территории России расположено более 24 тыс.предприятий, выбрасывающих вредные вещества ватмосферу и водоемы. Около 33% выбросов даютпредприятия металлургической, 29% – энергетической,7% – химической и 8% – угольной промышленности. Этивещества не улавливаются и не обезвреживаются втехнологических процессах.
№ слайда 10
Описание слайда:
№ слайда 11
Описание слайда:
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ, КАК ИСТОЧНИКА ЗАГРЯЗНЕНИЙ. Завод «АСО» имеет 93 источника выбросов загрязняющих веществ ватмосферу, в том числе 85 организованных источников и 8неорганизованных. 24 источника оснащены пылегазоочистнымоборудованием с коэффициентом очистки от 88% до 98%. Источники выбрасывают в атмосферу 64 загрязняющих вещества и 11групп веществ, обладающих эффектом суммации вредного действия. Вещества, в наибольшем количестве выбрасываемые в атмосферу: оксид углерода – 411,0237 тонн в год! сернистый ангидрид – 8,5248 тонн в год неорганическая пыль – 6,8903 тонн в год диоксид азота – 6,7343 тонн в год оксид железа – 5,5683 тонн в год толуол – 4,2650 тонн в год уайт- спирит – 2,7437 тонн в год ксилол – 2,4149 тонн в год.
№ слайда 12
Описание слайда:
Эффектом суммации вредного действия обладают:аммиак + сероводороддиоксид азота + оксид азота +мазутная зола ТЭС + сернистый ангидрид диоксид азота + сернистый ангидридпятиокись ванадия + марганец и его соединенияпятиокись ванадия + сернистый ангидридпятиокись ванадия + шестивалентный хромсвинец и его соединения + сернистый ангидридсернистый ангидрид + водород фтористыйсернистый ангидрид + серная кислотасернистый ангидрид + сероводородфтористый водород + неорганические фториды.
№ слайда 13
Описание слайда:
Наиболее опасны нефть и нефтепродукты, вызывающие гибельпланктона, изменяющие миграционные пути рыб, а содержание в воденефти в количестве 0, 05 мг/л делает ее непригодной для питья. Стоки с предприятий несут различные загрязняющие агенты. Среди них можно назвать следующие: тяжелые металлы и их соединения (свинец, ртутьорганические соединения и др.). диоксины – продукты преобразования галогенизированных углеводородов. Предельно допустимая концентрация для этих веществ в воде всего 0, 000035 мг/лфенол и его производные – высокоустойчивые, сильноядовитые вещества, хорошо растворимые в воде.
№ слайда 14
Описание слайда:
№ слайда 15
Описание слайда:
Сильно загрязняют водоемы ПАВ, в том числе СМС.Концентрация СМС в воде в 1 мг/л вызывает гибельмикроскопических планктонных организмов, 3 мг/л – гибельдафний и циклопов, 5 мг/л – заморы рыбы. Если 1 м3 сточных вод, сброшенных в реки, загрязняет всреднем 10 м3 воды, то 1 л. нефти делает непригодным 1 млн.л.воды. Ещё опаснее появление в речных водах ядохимикатов(пестицидов), смываемых с полей. Так, наличие в воде 2,1частей пестицида на 1 млрд. частей воды достаточно для гибеливсех находящихся в ней организмов.
№ слайда 16
Описание слайда:
Эвтрофикация водоемов. Важную роль в ухудшении качества пресной водыиграет эвтрофикация водоемов. Человек вносит наполя удобрения, и во время дождей, паводков онисносятся в водоемы. Быстрое накопление органических веществ,азотных и фосфорных удобрений в водоемахприводит к обильному размножению плавающихсине–зеленых водорослей. Вода мутнеет, в нейначинается разложение органических веществ,ухудшается снабжение воды кислородом, гибнутракообразные и рыбы, вода приобретаетнеприятный вкус. Опасными загрязнителями водоемов служат солитяжелых металлов - свинца, железа, меди, ртути. В середине 50-х гг. ХХв. люди узнали о страшной«болезни Миномата», причиной которой сталисоединения ртути, сбрасываемые в прибрежныеводы Японии. Ртуть проникла в морские продукты,а с ними – в организмы людей. Жертвами этой болезни стали около 100 тыс.японцев.
№ слайда 17
Описание слайда:
Биоиндикаторы. Биоиндикаторы – живые организмы,чувствительные к загрязнению среды обитания. О чистоте воды, богатстве её кислородомсвидетельствует наличие личинок ручейников,которые гибнут даже при небольшомзагрязнении. Трубочник – индикатор сильной загрязненностиводоема. Он предпочитает достаточнозагрязненные, бедные кислородом водоемы силистыми грунтами – в основном небольшиеречки, особенно если в них сбрасываются стокипромышленных предприятий. Трубочникипитаются, заглатывая ил и песок со днаводоема, при этом органические вещества изгрунта усваиваются организмом. В связи с этимтрубочник способствует биологической очистке вод.
№ слайда 18
Описание слайда:
Очистка воды с помощью живых организмов. Качество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Пластинчатожаберные моллюски (мидии, перловицы, беззубки)ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию исортируют взвесь. Мелкие рачки отцеживают пищевую взвесь густыми щеточкамищетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищупучками щетинок на голове, а личинки комаров – щетками на верхней губе.Процеживают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как толстолобик икитовая акула. Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных.Перловица очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах мелкиерачки пропускают весь объем воды через их фильтровальный аппарат всего заодин день. 1 м2 морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями, засутки может очистить до 280 м3 воды. Таким образом, чистота и прозрачность природных вод – результатдеятельности живых организмов.
Описание слайда:
Очистка воды с помощью очистных сооружений. В зависимости от степени и характера загрязнения применяютмеханические, химические и биологические методы очистки сточныхвод. Механическими методами удаляют грубые дисперсныепримеси с помощью решеток, сит, фильтров, отстойников,нефтеловушек. Химическая очистка – это добавление в сточные водыреагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных инекоторых истинных растворов. Биологическая очистка сточных вод в искусственных условияхпроизводится в специальных сооружениях – биофильтрах, аэротанках. В России современные очистные сооружения имеются только накрупных промышленных и хозяйственных объектах. А маленькиепредприятия, сельскохозяйственные фермы, населённые пунктыимеют в лучшем случае примитивные отстойники или сбрасываютзагрязнённую воду в водоёмы без очистки.
№ слайда 23
Описание слайда:
Поверхностный сток через дождеприемный колодец поступает в аккумулирующиеемкости. Накапливающийся в этих емкостях дождевой сток насосом подается на очистку. Тонкослойный отстойник, где происходит предварительная очистка поверхностныхсточных вод от взвешенных веществ (ВВ). Характеристики отстойника обеспечиваютустойчивую работу с эффектом очистки не менее 90%. Из отстойника сточные воды поступают в нефтеловушку, которая обеспечиваетостаточную концентрацию на выходе не более 12 мг/л. при этом отделенныенефтепродукты накапливаются в изолированной емкости – сборнике нефтепродуктов. После нефтеловушки сточные воды самотеком подаются в блоки фильтров, в которомрасположены фильтры тонкой очистки, предназначенные для удаления ВВ инефтепродуктов путем фильтрования и сорбции. В процессе вода проходит через два фильтра. В I каскаде безнапорного фильтра остаточные концентрации ВВ и нефтепродуктовпосле полиэфирного фильтра составляют 4-5 и 1-2 мг/л. Здесь же происходитзадержание основного количества веществ, поступающих на фильтры тонкой очистки. Во II каскаде вода проходит через слой гранулированного активированного угля. Навыходе фильтра концентрация нефтепродуктов не превышает 1,2 мг/л, концентрацияВВ не выше 6 мг/л. Движение воды через безнапорный фильтр происходит снизу вверхсамотеком под давлением столба жидкости. Второй фильтр – напорный. Через него вода подается насосом через калиброванноеотверстие, одновременно с насосом включается установка УФ лампы обеззараживания, прошедшей через напорный фильтр воды. Здесь происходит окончательная доочисткаводы до требуемых значений. Очищенная вода, после очистных сооружений сбрасывается по трубопроводу всуществующий отводящий коллектор, и ее качество соответствует установленнымнормативам.
№ слайда 24
Описание слайда:
Охрана водных ресурсов. Важнейшая мера по охране водных ресурсов –бережное их расходование. Сейчас приорошении полей около 25% воды теряется нафильтрацию и испарение. Надежнаягидроизоляция дна и стенок каналов позволяетснизить непроизводительный расход воды ипрепятствует засолению почвы в засушливыхрайонах. При использовании дождевальныхустановок расходуется в 5–6 раз меньше воды,чем при обычном поливе. Другой способэкономного расходования воды для полива –подведение воды непосредственно к корневойсистеме плодовых деревьев при помощикапельниц. Это позволяет избежать излишнегоиспарения и строго дозировать поступлениеводы к растениям. Наиболее эффективный путь защитыводоемов от загрязнений – это созданиебезотходного производства, когда отходыодной ступени производственного циклаиспользуются как сырье для другой.
№ слайда 25
Описание слайда:
Для более эффективной охраны водных ресурсовбыл издан закон по охране воды. Водный кодекс (18 октября 1995 г.) регулируетиспользование и охрану водных ресурсов,устанавливает государственную собственность набольшинство водных объектов, определяет порядокустановления водоохранных зон, режимиспользования их территорий, проведениегосударственной экспертизы проектных документовна строительство и реконструкцию хозяйственных идругих объектов, влияющих на состояние водныхобъектов, государственный мониторинг водныхобъектов и охрану их от загрязнений.
№ слайда 26
Описание слайда:
Выводы. Вода играет очень важную роль в жизни человека и в природе.Вода используется во всех сферах хозяйственной деятельности человека.Существуют естественные и антропогенные источники загрязнения воды.Несмотря на все большее внимание, уделяемое в разных странах очистке промышленных стоков, загрязненность природных водоемов во многих районах мира недопустимо велика.В России современные очистные сооружения имеются только на крупных промышленных и хозяйственных объектах. А маленькие предприятия обычно сбрасывают загрязнённую воду в водоёмы без очистки.Разработаны мероприятия, направленные на охрану водных ресурсов.
№ слайда 27
Описание слайда:
Список использованной литературы Розанов С.И., Ласуков Р.Ю. Основы системной экологии 1997 годПономарева И.Н. Экология 2001 годЭнциклопедия для детей. Т. 3. География. Аванта +. 2003 годЭкология. Учебное пособие. 1С СD дискИнтернетЗверев И.Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека. 1983 год
Охрана гидросферы - это система организационных, технических, экономических, мелиоративных и юридических мер, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения и истощения вод.
Деятельность человеческого общества немыслима без воды. Использование ее в зависимости от целевой направленности делят на водопользование и водопотребление. При водопользовании вода, оставаясь в водоемах или водотоках, используется как среда или механический источник энергии. Основными водопользователями являются водный транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, гидроэнергетика. Водопотребление связано с забором воды из водоемов и водотоков. Водопотребителями являются коммунально-бытовые организации, промышленность, транспорт, строительство, сельское хозяйство. По мере роста народонаселения и городов увеличивается потребление воды на коммунально-бытовые нужды.
При сбросе 1 куб. м неочищенных вод портится 40-60 куб. м природных чистых вод. Чтобы очищенные сточные воды стали пригодными для вторичного использования, требуется 7-14 кратное их разбавление.
Важное значение приобретают комплексное и рациональное использование поверхностных и подземных водных ресурсов и борьба с загрязнением водной среды. Основными мероприятиями по охране вод от загрязнений являются следующие:
1. Разработка и исполнение норм, правил и требований к качеству, составу и свойствам воды у пунктов питьевого и культурно-бытового водопользования.
2. Разработка новых технологий и совершенствование существующих технологий, при которых возможно полностью исключить сброс сточных вод (замкнутый цикл водопользования, использование "сухих" технологических процессов, замена водяного охлаждения воздушным и др.).
3. Проведение на используемых территориях гидромелиоративных, лесомелиоративных, агротехнических и санитарных мероприятий, улучшающих водный режим и исключающих возможность вредного воздействия вод на почву.
4. Создание и эффективное использование очистных устройств с искусственной или естественной очисткой на всех предприятиях, сбрасывающих в водоемы сточные воды.
5. Использование водных источников, не допуская превышения установленных норм, бережно расходовать поливные, грунтовые и артезианские воды.
6. Внедрение современных систем обезвреживания и обеззараживания сточных вод.
7. Создание сети глобального, регионального и локального контроля и мониторинга за качеством и состоянием воды и водоемов.
8. Обеспечение санитарно-оздоровительных мероприятий и санитарной охраны у водозаборных сооружений.
4.6. Основные принципы охраны литосферы
Огромное значение имеет также охрана литосферы - твердой оболочки Земли как одного из важнейших компонентов биосферы, на котором базируется жизнедеятельность человечества. Быстрый рост городских агломераций и других видов поселений, в связи с ростом населения Земли, увеличение густоты дорожной сети, возведение промышленных и энергетических объектов, горнорудных предприятий, интенсификация сельскохозяйственного производства, появление антропогенных ландшафтов приводят к значительным преобразованиям не только рельефа земли, но и природных условий приповерхностной части литосферы, ее состава и строения.
Существо процессов хозяйственной деятельности человека нарушающих поверхность Земли, состоит в том, что верхний плодородный слой (почвы) снимается и погружается на неопределенно длительное время в глубины грунта, а нижние слои, нередко безжизненные и токсичные, выносятся наружу.
Почва - основной компонент любых наземных экосистем, в ней протекают разнообразные физические, химические и биологические процессы, ее населяет множество живых организмов. Важнейшим свойством почвы является плодородие. Оно создается в процессе почвообразования и воздействия на почву человека. Почва - основа для получения урожая сельхозяйственных культур, главное богатство, от которого зависит наше существование.
Почва требует ухода, и эксплуатация ее должна осуществляться на научной основе. Хорошая обработка, своевременное внесение удобрений, задержка влаги и чередование сельскохозяйственных культур препятствуют истощению почвы. Разрушение почвы обычно идет за счет обеднения ее питательными веществами, ухудшения структуры и вследствие ее эрозии, т.е. физического уничтожения. Изношенные и истощенные почвы "заболевают". Они утрачивают плодородность, и для их полного "выздоровления" требуется значительное время. Истощенная земля легче поддается эрозии, так как, теряя гумус, она теряет способность поглощать и удерживать воду.
Во всем мире проводится огромная работа по охране земель, при этом основными мероприятиями являются:
Борьба с ветровой и водной эрозией;
Рекультивация земель, нарушенных промышленными работами;
Предупреждение и предотвращение оползней и селевых потоков;
Вовлечение малопродуктивных и бросовых земель в сельскохозяйственное производство;
Восполнение сельскохозяйственным предприятиям изъятых у них для промышленных целей сельскохозяйственных угодий за счет ввода в действие неиспользуемых земель и создания орошаемых участков;
Предупреждение вторичного засоления почв и рассоление их путем глубокого дренажа;
Засыпка оврагов или другие виды работ в целях приведения их в состояние, пригодное для использование в сельском хозяйстве;
Защита (обвалование) зон мелководий в водохранилищах;
Ввод в сельскохозяйственный оборот земель, освобождающихся при укрупнении сельских населенных пунктов.
Для облегчения борьбы с негативными явлениями при разработке недр, извлечения и обогащения полезных ископаемых необходимы тщательные расчеты параметров вредных влияний и определение путей их преодоления. Необходимо предусмотреть: места размещения отвалов, возможность их самовозгорания и пылеобразования; разнос вредных и токсичных веществ водой и ветром; пригодность отвалов, терриконов, хвосто- и шлакохранилищ для биологической рекультивации или вторичного использования; влияния откачки воды из шахт и карьеров на уровень грунтовых вод и растительность; возможность предупреждения и устранения просадочных явлений и провалов; последующее использование временно занимаемых при добыче полезных ископаемых земель для сельского, лесного и рыбного хозяйства, а также рекреационных целей.
Таким образом, основными принципами охраны литосферы , почвы и грунтов должны быть следующие:
1. Обязательная рекультивация надземных и подземных выработок после завершения добычи минерального, энергетического и рудного сырья.
2. Реализация мероприятий по нейтрализации вредного воздействия захороняемых отходов на литосферу.
3. При проведении сельскохозяйственной деятельности реализация мероприятий по недопущению эрозии и засоления почв.
4. Выполнение оптимальных архитектурно-планировочных, инженерно-строительных и инженерно-геологических мероприятий по минимизации антропогенных воздействий на застраиваемой территории.
Вода, занимая 71% поверхности Земли, является самым обильным и ценным ресурсом. Мировые запасы воды огромны - около 1389 млн. км3. Если распределить их поровну, то на каждого жителя планеты пришлось бы по 280 млрд. литров. Однако 97% водных ресурсов приходится на долю океанов и морей, в которых вода слишком соленая. Оставшиеся 3% - пресные воды. Они распределены следующим образом:
Вода составляет от 50-97% веса всех растений и животных и около 70% веса человеческого тела.
Из всей пресной воды человечество может использовать лишь 0,003%, т.к. она либо сильно загрязнена, либо залегает на больших глубинах и ее нельзя извлечь по приемлемым ценам, либо содержится в айсбергах, полярных льдах, в атмосфере и в почве.
Вода находится в постоянном круговороте, рис.1 .Этот естественный процесс рециркуляции происходит до тех пор, пока потребление воды не становится интенсивнее, чем восполняются ее запасы и пока не превышен объем отходов, делающий воду непригодной. Существует два источника пресной воды: поверхностные воды и грунтовые воды.
Рис. 1. Круговорот воды в биосфере.
Поверхностные воды – пресные воды, стекающие с определенной территории в ручьи, озера, болота и водохранилища. Территория, с которой в главную реку и ее притоки стекают поверхностные воды, с которыми могут поступать наносы и загрязняющие вещества, называется водосбросом, или водосбросным бассейном. Но использовать можно только часть годового стока.
Часть стоков имеет такую скорость, что их невозможно задержать, а другую часть необходимо оставить в реках для поддержания в них жизни. В засушливые годы суммарный объем стока значительно сокращается.
Грунтовые воды. Часть атмосферных осадков просачивается в землю и накапливается там в виде почвенной воды, заполняя поры почвы и грунта. В конечном счете большая часть почвенной влаги испаряется и возвращается в атмосферу.
Часть воды под влиянием силы тяжести перемещается вглубь и заполняет поры и трещины в слоях песка, гравия и песчаника. Зона, в которой водой заполнены все поры, называется зоной насыщения. Водопроницаемые, насыщенные водой отложения, называются водоносными горизонтами, а находящаяся в них вода – грунтовой водой. Если темпы забора воды из водоносного горизонта превышают темпы ее накопления, грунтовые воды превратятся из медленно возобновимого в невозобновимый ресурс в пределах человеческой жизни.
Подземные воды могут быть безнапорными и напорными. Безнапорные грунтовые воды находятся выше слоя водонепроницаемой горной породы или глины. Для забора безнапорных грунтовых вод используют скважины и колодцы и воду извлекают насосами.
Напорные грунтовые воды формируются между двумя водоупорными слоями (например, глина) и находятся под избыточным давлением. При вскрытии скважинами, воды могут самоизливаться на поверхность. Такие колодцы называются артезианскими. В других скважинах давление ниже и воду необходимо откачивать насосами.
Использование воды. Критериями использования воды служат показатели водозабора и водопотребления. Почти три четверти добываемой в мире воды идет на орошение, остальная вода используется в промышленности и коммунальном хозяйстве, для охлаждения оборудования на электростанциях и т.д.
На выращивание одной тонны пшеницы необходимо 1500 тонн воды, одной тонны риса – более 7000 тонн, одной тонны хлопка – 10000 тонн.
Огромное количество воды требуется для производства продовольствия и различной промышленной продукции. Прежде чем в магазине появится литровая банка консервов из фруктов или овощей, на нее будет истрачено 40 литров воды. Для производства суточной нормы пищевых продуктов на одного человека требуется около 6 м3 воды.
Проблемы водных ресурсов
Дефицит воды. Проблема обеспечения населения достаточным количеством пресной воды является актуальной для многих районов мира. ежегодно от засухи страдает около 25 млн. человек, из которых около 20 тыс. погибает. Серьезные засухи, приводящие к голоду и болезням, периодически отмечаются в 80 странах, большей частью Азии и Африки, в которых проживают 40% населения мира. Почти 150 из 214 крупнейших рек мира используются двумя и более странами. В этих государствах возникают споры и конфликты из-за пользования водой.
Избыток воды. Переизбыток осадков приводит к наводнениям. В Индии, например, 90% осадков выпадает с июня по сентябрь. В 1980-х годах от сильных наводнений пострадало около 15 млн. человек. Ежегодно погибало около 5000 человек, а материальный ущерб составил несколько десятков миллиардов долларов. Наводнения и засухи считаются стихийными бедствиями. Однако, начиная с 1960-х годов причиной резкого увеличения числа погибших во время наводнений стала деятельность человека. Уничтожение растительности и почв, удерживающих влагу, строительство дорог и других сооружений способствует быстрому стоку дождевой воды.
Зараженная питьевая вода. В 1983 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) подсчитала, что 61% сельского и 26% городского населения развивающихся стран, т.е. 1,5 млрд. человек, используют грязную воду. Ежегодно от холеры, дизентерии и др. заболеваний, передающихся через воду, умирает около 5 млн. человек (в среднем 13700 чел. в день).
Основные источники загрязнения вод. Из всего объема отбираемой воды только 1/4 используется безвозвратно, 3/4 воды возвращается со сточными водами. Даже после очистки сточные воды необходимо разбавлять чистой водой. Во всем мире на обезвреживание стоков затрачивается 5500 км3 чистой воды, т.е. 30% стока планеты. Основные источники загрязнения воды приведены на рис.2
Загрязнения можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию – нерастворимые, коллоидные и растворимые. По составу – минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Минеральные представлены песком, глиной, минеральными солями, растворами кислот, щелочей и др.
Органические – могут быть растительного, животного происхождения, а также содержать нефть и продукты, из нее получаемые, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВы).
Бактериальное и биологическое загрязнения – стоки предприятий пищевой и легкой промышленности, хозяйственно-бытовые стоки (стоки из туалетов, кухонь, душевых, прачечных, столовых и т.д.). На многих промышленных предприятиях вода используется как теплоноситель, растворитель, входит в состав продукции, применяется для мойки, обогащения, очистки сырья и продукции.
Кроме того во многих технологических процессах используются синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВы). В настоящее время это один из самых распространенных химических загрязнителей, с которым трудно бороться. СПАВы могут оказывать отрицательное влияние на качество воды, самоочищающую способность водоемов, организм человека, а так же усиливать неблагоприятное действие других веществ.
Немаловажным источником загрязнения являются пестициды, которые попадают в водоемы с дождевыми и талыми водами с поверхности почвы. При авиаобработке полей препараты сносятся потоками воздуха и осаждаются на поверхности водоема.
Значительным источником загрязнения водоемов нефтью и нефтепродуктами является нефтяная промышленность. Попадание нефти в водоемы происходит при смывах дождевыми и талыми водами разлитых на поверхность земли нефтепродуктов, при прорывах нефтепроводов, со сточными водами предприятий и др.
Большую опасность для водоемов представляют кислотные дожди.
Влияние нефти на водоем.
Плохо очищенные нефтесодержащие стоки способствуют образованию на поверхности водоема нефтяной пленки, толщиной 0,4-1 мм.
Одна тонна нефти может покрыть от 150 до 210 га водоема. При наличии нефтяной пленки резко падает количество растворенного в воде кислорода, т.к. кислород, содержащийся в воде расходуется на окисление нефтепродуктов, а новая порция не растворяется.
Уменьшение О2 резко сказывается на жизнедеятельности организмов и рыб. Угнетение дыхания рыб наблюдается при содержании О2 4,5 мг/л, а некоторых даже при 6-7,5 мг/л.
Из нефтяной пленки с поверхности водоема легкие фракции испаряются, водорастворимые - растворяются в воде, а тяжелые прилипают к твердым, взвешенным в воде частицам и оседают на дно и там скапливаются.
Опустившиеся на дно тяжелые остатки продолжают угнетать жизнь водоема: часть их разлагается на дне, загрязняя воду растворимыми продуктами распада, а часть вновь выносится на поверхность с выделяющимися со дна газами. Каждый пузырек донного газа, выходя на поверхность воды, лопается, образуя нефтяное пятно.
Образование донного осадка приводит к отравлению им зоо- и фитопланктона, служащего пищей для рыб.
Нефть и нефтепродукты придают воде нефтяной запах и привкус, в следствии чего вода водоема становится непригодной для водоснабжения.
При наличии в воде 0,2-0,4 мг/л нефти вода приобретает нефтяной запах, который не устраняется даже при фильтровании и хлорировании. Нефтяной запах распространяется на большие расстояния, чем какие-либо другие загрязнения.
Для рыб наиболее токсичны легкие фракции нефти, особенно ароматические углеводороды. Они способны накапливаться в тканях рыб и, попадая в организм человека, вызывать в жировых клетках образование канцерогенно-белкового комплекса. Мальки, вылупившиеся из икры загрязненной рыбы, имеют мутогенные нарушения (отсутствие жабр, две головы и др.)
Влияние на водоемы кислотных дождей
Дождевая вода имеес нейтральную реакцию (РН=7). Но поскольку даже в самом чистом воздухе имеется углекислый газ, то растворяя его вода приобретает РН - 5,6 - 5,7. Вымывая из загрязненной атмосферы кислые компоненты, в частности оксиды азота и серы дождь становится кислым.
В пресном водоеме вода чаще имеет не нейтральную, а щелочную реакцию (РН=8) за счет вымываемых из почвы минералов и разложения органичеаских остатков. К такому составу приспособились все обитатели рек и озер.
При выпадении кислых дождей, РН которых может достигать 2 - 3, вода некоторое время сохраняет щелочную реакцию, благодаря способности нейтрализовать поступающую в нее кислоту. Понемногу озеро начинает подкисляться. При РН = 7, когда вода приобретает нейтральную реакцию, в ней начинает падать содержание кальция. На нерестилищах гибнуть икра, которая нуждается в определенной дозе кальция для возникновения зародышей. При РН = 6,6 гибнут улитки, при РН = 6 исчезают креветки, погибает икра остальных земноводных, при РН = 5,5 сокращается видовое разнообразие живых существ. По мере гибели бактерий, разлагающих органику водоема начинают скапливаться отмершие кислые и другие органические остатки, Гибнет планктон, составляющий основу пищи для ихтиофауны. Нарушенное кальциевое равновесие у одних рыб нарушает перенос ионов в жаберные мембраны, у других - приводит к потере способности образовывать икру. Из донных осадков и окружающих почв начинают выщелачиваться токсичные металлы (алюминий, ртуть, свинец, кадмий, берилий, никель) . Часто они оказываются более опасными, чем сама по себе высокая кислотность. При РН = 5,5 бурно развиваются кислотные мхи, грибы. Когда РН достигает 4,5 рыбы в водоеме уже не остается, гибнут амфибии и многие насекомые. Вода в озере выглядит чистой и прозрачной, потому что в ней вымерли все микроорганизмы и органические остатки нетролнутыми ложатся на дно. Сфагнум, некторые водоросли и грибы образуют плотный ковер, препятствующий поступлению питательных веществ. Под этим ковром постепенно иссякают запасы кислорода и начинают развиваться бактерии - анаэробы, выделяющие углекислый газ, метан и сероводород.
Нормирование загрязнений в водных объектах
За основу нормирования качества воды в водных объектах берут совокупность допустимых значений показателей состава и свойств воды (ПДК вредных веществ в водном объекте), при которых сохраняются безопасность для здоровья человека и нормальные условия водопользования.
В основе нормирования лежат три критерия вредности: Заглушающие остальную растительность.
а) влияние на общий санитарный режим водного объекта,
б) влияние на органолептические свойства воды,
в) влияние на здоровье населения.
Влияние на общий санитарный режим оценивается по способности водоема к самоочищению; интенсивности процессов минерализации азотосодержащих соединений; интенсивности развития и отмирания водорослей.
Органолептические свойства (окраска, запах, привкус) легко обнаруживаются органами чувств человека и резко снижают пользование источником. Они не устраняются обычными методами очистки.
Влияние загрязнений на здоровье устанавливается длительными экспериментами на животных.
После изучения всех критериев, ПДК устанавливается по наиболее значимому (лимитирующему) показателю вредности.
Нормы каческтва поверхностных вод усианавливаются для хозяйтвенно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного использования.
К хозяйтвенно-питьевому относится использования водных объектов для бытовых целей и предприятий пищевой промышленности.
Коммунально-бытовое водопользование - использование водных объектов для купания, спорта и отдыха населения.
Рыбохозяйственные водотоки и водоемы используются для воспроизводства, промысла и миграции рыб, беспозвоночных и водных млекопитающих.
Как правило водоем загрязняется несколькими ингредиентами. Поэтому оценивается комбинированное воздействие загрязнений. При этом сумма отношений концентраций загрязняющих веществ (Ci) к их ПДК должна быть меньше или равна единице.
Рыбохозяйственные ПДК базируются на комплексных ихтиологических, гидробиологических, микробиологических и химических исследованиях.
Рыбохозяйственный ПДК это такая концентрация вредных веществ, при постоянном присутствии которых водоем остается практически чистым: 1- в нем не зарегистрированы случаи гибели рыб и их кормовых организмов; 2- не наблюдается постоянного исчезновения тех или иных видов рыб; 3 - не происходит порчи товарного качества рыбы; 4 - в водоеме не отмечаются условия, способные в определенные сезоны привести к гибели рыбы.
При разработке рыбохозяйственных ПДК проводится комплексное изучение, в лабораторных и полевых условиях на рыбах и на кормовых беспозвоночных организмах.
По относительной чувствительности к загрязнениям рыбы условно делятся на три группы:
высокочувствительные (лососевые, сиговые, осетровые, судак);
средней чувствительности (окуневые, корюшка, щука);
малочувствительные и не пригодные для токсикологических исследований (карп, карась, гупии).
Основными показателями служат: выживаемость, воспроизводство, темпы роста, неприятный привкус и запах, накопление токсикантов и возбудителей болезней.
Показатели качества воды
Основными показателями вод различных источников являются: физические, химические, биологические и бактериологические
Физические показатели характеризуются как общесанитарные. К ним относятся:
Цветность (окраска) оцениваются в условных единицах;
Вкус и запах обуславливаются растворенными солями, газами, органическими соединениями и оцениваются в баллах (органолептические), либо по порогу разбавления.
Химические показатели условно делятся на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества.
Главные ионы - наиболее распространены в природных водах анионы HCO-3, SO2-4, Cl- , CO2-3, HSiO-3 и катионы Na+ ,K+,Ca2+ , Mg2+, Fe2+, они составляют 90-95 % от общего содержания.
Растворенные газы: O2, CO2, H2S и др. Содержание кислорода в воде определяется поступлением его из воздуха и образования в результате фотосинтеза. Растворимость кислорода зависит от температуры воды. Зимой его меньше. СО2 находится как в растворенном виде, так и в виде углекислоты. Основными источниками СО2 являются биохимические процессы распада биохимических веществ. H2S бывает органического (продукт распада) и неорганического (растворение минеральных солей) происхождений. H2S придает воде неприятный запах и вызывает коррозию металла.
Биогенные вещества. К этой группе относятся необходимые для жизнедеятельности водных организмов и образующиеся в процессе обмена веществ соединения азота и фосфора.
Микроэлементы - элементы, содержание которых в воде менее 1 мг/л. Наиболее важны йод и фтор.
Органические вещества присутсвуют в виде гуминовых соединений образующихся при разложении растительных остатков и органических соединений поступающих со стоком. Их определяют показателями. ХПК (химическое потребление кислорода) и БПК (биологическое потребление кислорода). ХПК – это количество кислорода, которое идет на окисление органики химическим путем в присутствии катализатора (сульфата серебра или бихромата калия), мг/л. БПК – это количество кислорода, которое идет на окисление органики естественным путем (биологическое окисление веществ), мг/л.
Активная реакция рН. рН – это отрицательный логарифм конценрации ионов водорода в растворе.
Биологическими показателями качества воды являются гидробионты и гидрофлора.
Гидробионты - обитатели от дна до поверхности.
Гидрофлора - растительность макро- и микрофиты. Макрофиты - высшая форма растительности. Микрофиты - водоросли. При отмирании макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшающими органолептические показатели. Микрофиты - продуцируют кислород.
Бактериологические показатели - присутствие болезнетворных микроорганизмов (кишечной палочки). Содержание бактерий группы кишечной палочки в 1 литре воды определяет ее коли-индекс. наименьший объем воды (мл), приходящийся на 1 кишечную палочку называется коли-титром.
Требования к качеству воды зависят от цели ее использования. В табл. приведены требования к качеству питьевых вод.
К воде, применяемой для промышленных целей предъявляются менее жесткие требования. Причем исходят из технологии (для котлов - мягкую и т.д.).
Все водоемы в зависимости от целей водопользования делятся на хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного назначения (табл.).
| Показатели | Цели водопользования |
|||||
| Хоз-питьевые нужды населения | Коммун.-быт. нужды населения | Нужды рыбного хоз-ва | ||||
| высш. и 1 кат. | ||||||
| Взвешенные вещества | При сбросе сточных вод и др. работах на водном объекте содержание взвешенных веществ в контрольном створе не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более, чем на | |||||
| Плавающие примеси (в-ва) | На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопления др. примесей. | |||||
| Не должна обнаруживаться в столбике | Вода не должна приобретать посторонней окраски. | |||||
| Запахи, привкусы | Вода не должна приобретать запахи интенсивности > 1 балла, обнаруживаемые: | Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу рыбы. | ||||
| непосредственно, при хлорировании и др. способах обработки | непосредственно | |||||
| Температура | Летняя температура воды после сброса не должна превышаться более, чем на 30 по сравнению со среднемесячной t 0C воды самого жаркого мес. за последние 10 лет | 0C воды не должна повышаться по сравнению с естественной температурой объекта более, чем на 50. | ||||
| Водородный показатель(рН) | Не должен выходить за пределы 6,5-8,5. | |||||
| Минерализация | Не более 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350мг/л, сульфатов 500 мг/л, железа не более 0,3 мг/л, общая жесткость 0,7 мг-экв/л | Нормируется по показателю "привкуса" | Нормируется согласно таксациям рыбо-хозяйствееных водных объектов | |||
| Растворенный кислород | Не должен быть менее 4 мг/л в любой период года | В зимний подледный период должен быть не менее | ||||
| В летний период не менее 6 мг/л | ||||||
| Биохимическое потребление кислорода, БПКполн. | Не должно превышать при температуре 20 0С | |||||
| Химическое потребление кислорода, ХПК | Не должно превышать | |||||
| Химические вещества | ||||||
| Возбудители заболеваний | Вода не должна содержать возбудителей заболеваний, в т.ч. жизнеспособные яйца гельминитов (оскарид, власоглав, токсокар, фасциол) и жизнеспособных патогенных кишечных простейших. | |||||
| Токсичность воды | Вода водного объекта не должна оказывать хронического токсического действия на тест-объекты. |
Условия сброса сточных вод в водоемы
Условия сброса сточных вод в водоемы регламентируются "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами". В эти правила включены основные положения охраны поверхностных вод от загрязнения, нормативы качества воды водоемов, используемых для хозяйственно-питьевых, коммунально-бытовых и рыбохозяйственных целей; технические условия отведения сточных вод в водоемы, порядок согласования и контроля. Правила распространяются на проектируемые, рекоструируемые, расширяющиеся и действующие предприятия.
При определении условий спуска сточных вод в водоем в превую очередь рассматриваются следующие возможности:
Совершенствование технологии производства, направленное на сокращение водопотребления и сброса сточных вод в водоем (вплоть до его устранения); использование сточных вод в системах оборотного водоснабжения, а также уменьшение степени загрязнения сточных вод.
Использование очищенных и обезвреженных городских сточных вод в технологическом водоснабжении предприятий.
Использования сточных вод данного предприятия для технического водоснабжения других предприятий.
Совместная очистка и обезвреживание сточных вод данного предприятия со сточными водами других предприятий и с городскими сточными водами.
Самостоятельная очистка и отведение сточных вод.
Сброс сточных вод не допускается
При размещении предприятия на маломощном водоеме, когда возможность разбавления в нем сточных вод и его самоочищение ограничено.
При наличии в сточных водах высокотоксичных веществ, ПДК которых в водоеме чрезвычайно низки.
Когда на водоеме расположены другие объекты, создающие а водоеме высокий уровень загрязнения.
Показателем безопасной величины сбрасываемых стоков является предельно допустимый сброс (ПДC). Он рассчитывается:
ПДС=q . CПДС, г/час,
где q - максимальный расход сточных вод, м3/час;
Спдс - допустимая концентрация загрязняющих веществ в спуске, г/м3. Спдс = n . (Cпдк – Сф) + Сф,
где Сф – фоновая концентрация загрязняющих веществ в водотоке.
Очистка сточных вод
Сточные воды промышленных предприятий подразделяются на:
– хозяйственно-фекальные (от санитарно-бытовых помещений, душевых, туалетов, столовых и др.),
– ливневые (от смыва полов, дождевые, снеговые, воды с промышленных площадок)
– производственные (из технологических процессов), которые в свою очередь делятся на условно-чистые (из холодильников, теплообменников и др.) и загрязненные.
Стоки разных видов, как правило, сбразываются в свою систему канализации. Все стоки, за исключением условно-чистых перед их использованием или сбросом должны подвергаться очистке.
Условно-чистые воды должны направляться на охлаждение или нагревание и возвращаться в оборотный цикл.
Основные способы очистки сточных вод приведены на рис.
Способы очистки сточных вод деляться на механические, физико-химические, электро-химические, биохимические.
Механическая очистка.
Процеживание. Для извлечения крупных примесей, во избежание засорения труб и каналов, используют решетки.
Для удаления более мелких взвешенных частиц применяют сита, отверстия, которых зависят от улавливаемых примесей (0,5-1 мм).
Для очистки от грубодисперсных примесей используется отстаивание в песколовках, отстойниках, нефтеловушках, осветлителях и др.
Песколовки предназначены для удаления механических примесей, размером более 250 мкм (песка, окалины). Принцип действия песколовки основан на изменении скорости движения твердых тяжелых частиц в потоке жидкости. Песколовки могут быть различных конструкций (с горизонтальным, вертикальным или круговым движением воды).
Диаметр удаляемых частиц 0,2-0,25 мм продолжительность протекания вод не более 30 сек., глубина песколовок 0,25-1 м, ширина определяется расчетным путем.
Нефтеловушки. Применяются для выделения из сточных вод нефтепродуктов, масел и жиров. Принцип работы основан на всплывании частиц с меньшей, чем вода, плотностью (рис.).
Скорость движения воды в нефтеловушке от 0,005-0,01 м/с, при этом всплывает 96-98% нефти. Скорость всплывания частиц зависит от их размера, плотности и вязкости раствора. Всплывают частицы 80-100 мкм. Время отстоя около 2 часов. Глубина нефтеловушки 1,5-4 м, ширина 3-6 м, длина около 12 м, количество секций не менее двух, соединенных последовательно.
Фильтрование. Применяется для выделения из сточных вод тонкодисперсных твердых и жидких частиц, которые не отстаиваются (рис.). В качестве фильтрующих материалов используются металлические сетки, тканевые фильтры (хлопчато-бумажные, из стекло- и искусственного волокна), керамические, иногда используются зернистые материалы (песок, гравий, торф, уголь и др.). Это, как правило, резервуар, в нижней части которого устроен дренаж для отвода очищенной воды. Скорость фильтрования 0,1-0,3 м/час. Очистка фильтров проводится путем продувки воздухом или промывкой.
Гидроциклоны очищают сточные воды отвзвешенных частиц под действием центробежной силы (рис.). Вода с высокой скоростью тангенциально подается в гидроциклон. При вращении в нем жидкости на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока. Чем больше разность плотностей, тем лучше разделение.
Физико-химические методы очистки.
Флотация применяется для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые плохо отстаиваются. Для этого в воду подают воздух под давлением через перфорированные трубы с мелкими отверстиями. При движении через слой жидкости, пузырьки воздуха сливаются с частичками загрязнений и поднисают их на поверхность воды, где они собираются в виде пены. Эффект очистки зависит от величины пузырьков воздуха, которые должны иметь размер 10-15 мкм. Степень очистки составляет 95-98%. Для увеличения степени очистки в воду можно добавить коагулянты. Иногда во флотаторе одновременно проводится и окисление, тогда воду насыщают воздухом, обогащенным кислородом или озоном. В других случаях для устранения окисления флотацию осуществляют инертными газами. Флотация бывает напорная и вакуумная.
Адсорбционная очистка (очистка на твердых сорбентах) применяется для глубокой очистки сточных вод при незначительной концентрации загрязнителей, если они биологически не разлагаются или являются сильными ядами (фенолы, гербициды, пестициды, ароматические и нитросоединения, СПАВы, красители и т.д.).
Адсорбция может быть реагентной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и деструктивной, с уничтожением извлекаемого вещества вместе с адсорбентом. Эффективность очистки, в зависимости от применяемого адсорбента, 80-95%. В качестве адсорбентов используются активированный уголь, зола, шлаки, синтетические сорбенты, глины, силикогели, алюмогели, гидраты окислов металлов. Наиболее универсальны активированные угли с радиусом пор 0,8-5 нм. Процесс адсорбции проводят либо при интенсивном перемешивании адсорбента и воды, с последующим отстаиванием, либо фильтрованием через слой адсорбента. Отработанный адсорбент регенерируют перегретым паром или нагретым инертным газом.
Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cl, Va, Mn и др.), а так же соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества. Суть метода состоят в том, что существуют природные и синтетические вещества (иониты), нерастворимые в воде, которые при смешивании с водой обменивают свои ионы на ионы, содержащиеся в воде. Иониты, способные поглощать из воды положительные ионы называют катионитами, а отрицательные – анионитами. Иониты, обменивающие и катионы и анионы, называются амфотерными. К неорганическим природным ионитам относятся цеолиты, глинистые минералы, полевые шпаты, различные слюды. К неорганическим синтетическим относятся силикагели, труднорастворимые окиси и гидроокиси некоторых металлов (алюминия, хрома, циркония и др.).
Органические природные иониты – это гуминовые кислоты почв и углей. К органическим искусственным относятся ионообменные слюды. Упрощенно формулу катионита можно записать RH, а анионита – ROH, где R – сложный радикал.
Реакция ионного обмена протекает следующим образом:
при контакте с катионитом
RH+NaCl - RNa+HCl,
при контакте с анионитом
RОH+NaCl - RCl+NaOH.
Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят на установках периодического и непрерывного действия (рис.).
Экстракция применяется для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Экстракция выгодна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует затраты на ее проведение. При концентрации 3-4 г/л экстракция выгоднее адсорбции.
Экстракция проводится в 3 стадии:
интенсивное смешивание сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем). При этом образуются две жидкие фазы; одна фаза - экстракт, содержащий извлекаемые вещества и экстрагент, другая – рафинад - сточную воду и экстрагент;
разделение экстракта и рафината;
регенерация экстрагента из экстракта и рафината.
Экстрагент из экстракта выделяется выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием и осаждениями.
Ультрафильтрация – процессы фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества, размером =
Химические методы.
К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, коагулирование и флокулирование, окисление и восстановление. Химическая очистка проводится как доочистка вод перед биологической очисткой или после нее.
Нейтрализация. Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, перед сбросом в водоемы или перед технологическим использованием подвергаются нейтрализации. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5...8,5. Для нейтрализации кислых стоков используют щелочи, для нейтрализации щелочных – кислоты.
Нейтрализацию можно проводить различными путями: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием через нейтрализующие материалы. Для нейтрализации кислых вод используют щелочи (NaOH, KOH), соду(Na2CO3), аммиачную воду (NH3OH), карбонаты кальция и магния (CaCO3 и MgCO3), доломит (CaCO3 и MgCO3), цемент. Однако наиболее дешевым реагентом является известковое молоко(Ca(OH)2).
Для нейтрализации щелочных сточных вод используют магнезит, доломит, известняк, шлак, зола, а также применяются отходящие газы, содержащие СО2, SО2, NО2, N2О3 и др. При этом происходит очистка дымовых газов от кислых компонентов.
Коагуляция – это процесс укрупнения дисперсных частиц при их взаимодействии и объединения в агрегаты. В очистке сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмулированных веществ. Коагулянты в воде образуют хлопья гидратов окисей металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести и улавливают коллоидные и взвешенные частицы.
Флокуляция – это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высоко молекулярных соединений, называемых флокулянтами. В отличии от коагуляции агрегатизация происходит не только в результате контакта, но и в результате взаимодействия флокулянта и извлекаемого вещества. Для очистки используют природные и синтетические (полиакриламид, крахмал, целлюлозы) флокулянты.
Очистка окислением и восстановлением.
Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорную известь, гипохлориты кальция и натрия, перманганат калия, бихромат калия, перекись водорода, кислород воздуха, озон и др.
При окислении токсичные загрязнения переходят в менее токсичные с последующим удалением из воды. Очистка окислением связана с большим расходом реагентов, поэтому окисление используется тогда, когда загрязнители трудно извлечь другими способами.
Окисление хлором. Хлор и вещества, содержащие активный хлор являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, фенолов, цианидов и бактерий.
При обеззараживании вод цианидов их окисляют до азота и диоксида углерода
При хлорировании воды бактерии, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток.
Окисление кислородом воздуха используется при очистке воды от железа, для окисления двухвалентного железа в трехвалентное и последующим отделением гидроокиси железа
Очистка восстановлением применяется в тех случаях, когда вода содержит лекго восстанавливаемые вещества (соединения ртути, хрома, мышьяка). При этом их восстанавливают до металлов, а затем удаляют фильтрованием или флотацией.
Электрохимические методы очистки. Для очистки вод от различных растворенных и диспергированных примесей применяют анодное окисление, катодное восстановление, электрокоагуляцию, электрофлотацию, электродиолиз. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электроического тока.
Биохимические методы очистки.
Биохимические методы очистки применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических соединений (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.). Процесс очистки основан на том, что некоторые микроорганизмы используют загрязняющие вещества в пищу. Биохимическое окисление возможно, если отношение (БПКП/ ХПК) 100 >= 50%, сточные воды не содержат ядовитых примесей тяжелых металлов, и концентрация биологически неокисляемых веществ не превышает определенных значений.
Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки. При аэробном методе используются микроорганизмы, для жизни которых необходим кислород и температура 20-40 0С.
Анаэробные методы протекают без кислорода, их используют в основном для обеззараживания осадков.
Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены в основном 12-ю видами микроорганизмов и простейших (черви, пресневелые грибки, дрожжи, скопление бактерий, рачки и др.). Химический состав активного ила можно записать Сm Hn Ok Nc Si.
Биоразлагаемость сточных вод характеризуется через их биохимический показатель БПКП/ ХПК. Бытовые сточные воды имеют показатель > 0,5, промышленные (0,05-0,3).
По биохимическому показателю сточные воды делятся на четыре группы:
биохимический показатель > 0,2 – воды хорошо очищаются биохимически (пищевые предприятия, нефтехимия);
биохимический показатель 0,1-0,02 – воды после механической очистки могут быть направлены на биохимическое окисление;
БП – 0,01-0,001 – стоки могут быть направлены на биохимическую очистку после механической и локальной физико-химической очистки.
БП4-5 г/л. Конечными продуктами брожения являются спирты, кислоты, газы брожения (СО2, Н2, СН4).
Для очистки сточных вод используют метановое брожение.
Процесс брожения проводят в метантенках – герметически закрытых резервуарах, оборудованных приспособлениями для ввода несброженного и отвода сброженного осадка (рис.). Перед подачей в метантенк осадок должен быть по возможности обезвожен.
Дезинфекция сточных вод. Перед спуском в водоемы сточные воды должны обеззараживаться (дезинфецироваться). Эффективность обеззараживания определяется коли-титром (наименьший объем в мм сточной воды, в котором содержится одна кишечная палочка). Обеззараженной считается вода с коли-титром 0,001.
Обеззараживание производят жидким хлором, гипохлоритом натрия или калия, хлорной известью, озоном и др. Продолжительность контакта воды с хлором 30 мин. Расход хлора от 3 до 10 г/м3. Озон обладает большим бактерицидным действием, чем хлор. Озон одновременно с обеззараживанием проводит улучшение физико-химических и органолептических показателей воды. Озон получают из воздуха в специальных установках. Для получения 1 кг озона требуется 50-60 м3 воздуха.
Обработка осадков.
После биохимической очистки образуется большое количество осадков. Для их обеззараживания используются анаэробное сбраживание в метантенках, стабилизация, кондиционирование, обезвоживание или термическая обработка. Стабилизацию осадков проводят для разрушения биологически разлагаемой части органичского вещества на двуокись углерода, метан и воду. Ее ведут с помощью микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях. В анаэробных условиях проводится сбраживание в септиках, двухярусных отстояйниках, осветлителях, перегревателях, метантенках.
ОХРАНА ГИДРОСФЕРЫ
Поверхностные воды защищают от засорения, загрязнения и истощения. Для зашиты от засорения предотвращают попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и других предметов. Для защиты от истощения контролируют минимально допустимые стоки вод. Для защиты от загрязнения применяют следующие мероприятия:
- ? развитие безотходных и безводных технологий и оборотного водоснабжения;
- ? очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых идр.);
- ? закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение);
- ? очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.
Безотходные и безводные технологии и оборотное водоснабжение. Главный загрязнитель поверхностных вод - сточные воды. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения сточными водами являются безводные и безотходные технологии. На начальном этапе создается оборотное водоснабжение. В его систему включают ряд очистных сооружений и установок, что создает замкнутый цикл использования сточных вод, которые при таком способе все время находятся в обороте и не попадают в поверхностные водоемы.
Очистка сточных вод. Существуют различные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический, биологический и термический. В зависимости от вида сточных вод их очистка может производиться каким-либо одним или комбинированными способами, с обработкой осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживанием сточных вод перед сбросом их в водоем.
Механическая очистка основана на процеживании, отстаивании и фильтровании. При этом из сточных вод удаляются нерастворимые механические примеси: песок, глинистые частицы, окалина идр. Физико-химическая очистка предполагает коагуляцию, сорбцию, флотацию, экстракцию и другие методы. Из сточных вод удаляются тонкодисперсные взвешенные частицы, минеральные и органические вещества. Химическая очистка основана на процессах нейтрализации, окисления, озонирования, хлорирования. Сточные воды очищаются от токсичных веществ и микроорганизмов. Биологическая (биохимическая) очистка основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания многие органические и неорганические соединения из сточных вод (сероводород, аммиак, нитриты и т.д.). К термическим методам прибегают при очистке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты, разрушающиеся при высоких температурах.
При всех методах очистки сточных вод необходима обработка и утилизация образующихся шламов и осадков (особенно при очистке токсичных промстоков). С этой целью их складируют на специальных полигонах, обрабатывают в биологических сооружениях, перерабатывают с помощью растений (гиацинты, тростник и др.) или сжигают в специальных печах.
Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение) осуществляется через систему поглощающих скважин. При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.
Агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия защищают поверхностные воды от загрязнения и засорения. Они предотвращают эвтрофикацию озер, водохранилищ и малых рек, возникновение эрозии, оползней, обрушение берегов, уменьшают загрязненный поверхностный сток.
Водоохранные зоны защищают поверхностные воды от загрязнения, засорения и истощения. Они создаются на всех водных объектах. Их ширина на реках составляет от 0,1 до 1,5-2,0 км, включая пойму реки, террасы и береговой склон. В пределах этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение пестицидов и удобрений, строительные работы и др.
Подземные воды охраняют от загрязнения и истощения. Для защиты от истощения применяют:
- ? регулирование режима водозабора подземных вод;
- ? рациональное размещение водозаборов по площади;
- ? определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования;
- ? введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др.
Для защиты подземных вод от загрязнения применяют две группы мероприятий: профилактические и специальные.
Профилактические мероприятия направлены на предупреждение загрязнения. Они предусматривают устройство зон санитарной охраны (ЗСО) - территорий вокруг источников централизованного питьевого водоснабжения, создаваемых для исключения возможности загрязнения подземных вод.
Специальные мероприятия направлены на локализацию или ликвидацию очага загрязнения. Они предусматривают изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод.
Основами водного законодательства запрещены проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию предприятий, не обеспеченных водоочистными устройствами. Сброс отработанных вод допускается только с разрешения органов, контролирующих качество воды.
Контрольные вопросы и задания
- 1. В чем состоят основные антропогенные воздействия на гидросферу?
- 2. Что называют загрязнением вод?
- 3. Чем вызвано естественное и антропогенное загрязнение вод?
- 4. Охарактеризуйте основные виды загрязнения вод.
- 5. Охарактеризуйте экологические последствия загрязнения пресноводных и морских экосистем.
- 6. Осветите причины, негативные последствия и пути предотвращения развития эвтрофикации и цветения вод, «красных приливов».
- 7. Охарактеризуйте экологические последствия истощения подземных и поверхностных вод.
- 8. Охарактеризуйте основные мероприятия, направленные на защиту гидросферы.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://eco.priroda.ru/
Гидросфера (от гидро... и сфера), прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и твёрдой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши. В более широком смысле в состав Г. включают также подземные воды, лёд и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды Г. сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье - лёд и снег арктических и антарктических областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды Г. (см. табл.). Химический состав Г. приближается к среднему составу морской воды.
Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе Г., тем не менее играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Воды Г. находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В Г. впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу.
Виды вод гидросферы
Таблица 1
Характеристика морей, омывающих территорию Российской Федерации
Таблица 1
Основные характеристики пресных озер России, имеющих площадь более 1000 км2
Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Санитарное состояние большей части открытых водоемов России в последние годы улучшилось из-за уменьшения сброса стоков промышленных предприятий, но все еще остается тревожным.
Наиболее сильно поверхностные воды загрязнены в бассейнах Волги, Дона, Иртыша, Невы, Северной Двины, Тобола, Томи и ряда других рек.
.
Загрязнение и охрана гидросферы
Проверила:
Доц. Кабанова Г.М
Выполнила:
Ст.гр.ЭУГ-092 Гилязова Ю.Н
Новокузнецк
Введение………………………………………………………………………………….2
1.Загрязнение вод………………………………………………………………………4
1.1.Загрязнение внутренних водоёмов…………………………………………….4
1.2.Загрязнение поверхностных вод………………………………………………9
1.3.Загрязнение подземных вод…………………………………………………..12
1.4.Загрязнение вод суши………………………………………………………....13
1.5.Загрязнение и самоочищение морей и океанов………………………….16
1.5.1.Нефть и нефтепродукты…………………………………………………17
1.5.2.Тяжёлые металлы…….……………………………………………………18
1.5.3.Бытовые отходы……………………………………………………………18
1.5.4.Радиоактивные загрязнения……………………………………………...19
2.Методы отчистки сточных вод……………………………………………..21
3.Опасность неочищенных сточных вод……………………………………..24
Заключение………………………………………………………………………….29
Список используемой литературы……………………………………………30
Введение.
Вода - одно из самых удивительных веществ на нашей планете. Мы можем видеть её в твёрдом (снег, лёд), жидком (реки, моря) и газообразном (пары воды в атмосфере) состояниях. Вся живая природа не может обойтись без воды, которая присутствует во всех процессах обмена веществ. Все вещества, поглощаемые растениями из почвы, поступают в них только в растворённом состоянии. Вообще вода - инертный растворитель, то есть растворитель, который не изменяется под воздействием веществ, которые растворяет. Именно в воде когда-то зародилась жизнь на нашей планете. Благодаря мировому океану происходит терморегуляция на нашей планете. Без воды не может жить человек. Наконец, в современном мире вода - один из важнейших факторов, определяющих размещение производственных сил, а очень часто и средство производства. Итак, важность воды и гидросферы - водной оболочки Земли, невозможно переоценить. Именно сейчас, когда темпы роста водопотребления огромны, когда некоторые страны уже испытывают острый дефицит пресной воды, особенно остро стоит вопрос снижения загрязнения пресной воды.
Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км 3 , из которых 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен её основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общегодового объёма речного стока.
Увеличения расходования воды промышленностью связано с ростом водоёмкости производства, то есть увеличение расхода воды на единицу продукции. Так на производство 1 тонны хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют около 250 м 3 воды, а на производство 1 тонны синтетического волокна - 2590 - 5000 м 3 . Много воды требуется химической промышленности и цветной металлургии.
Использование воды для хозяйственных целей - одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения лишь небольшая часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опреснённой. Другая часть (около 90%) сбрасывается в реки и водоёмы в виде сточных вод, загрязнённых отходами производства.
Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные (приоритетно) или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения. Источниками централизованного водоснабжения являются поверхностные воды, доля которых в общем объёме водозабора составляет 68%, и подземные воды - 32%. В сельской местности преобладает использование в питьевых целях сооружений и устройств систем децентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Вода из колодцев, родников и других источников децентрализованного водоснабжения не защищена от загрязнения и поэтому представляют высокую эпидемиологическую опасность.
Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Урал, Уфа, Тобол, Томь, а также другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязнённости - «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения Российской Федерации употребляет воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая».
Источники загрязнения внутренних водоёмов.
Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающее качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
Загрязнение водных объектов возникает при сбросе вредных веществ в поверхностные водные объекты, который причиняет вред или создает угрозу причинения вреда здоровью населения, нормальному осуществлению хозяйственной и иной деятельности, состоянию окружающей природной среды, а также биологическому разнообразию. Меры предупреждения вредного воздействия на водные объекты определяются водным законодательством Российской Федерации.
На территории России практически все водоёмы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязнённости. Увеличивается количество случаев высокого уровня загрязнения воды (более 10 ПДК) и случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (более 100 ПДК).
Особенно тяжёлое положение с загрязнением поверхностных водоисточников сложилось в Астраханской, Кемеровской, Калининградской, Томской, Тюменской, Ярославской областях, Приморском крае. Возрастает загрязнение подземных вод, используемых для водоснабжения, в том числе нефтепродуктами, тяжёлыми металлами, пестицидами и другими вредными веществами, которые поступают в водоносные горизонты со сточными водами.
Под загрязнением водо-емов понимается снижение их биосферных функций и эко-номического значения в результате поступления в них вредных веществ.
Одним из видов загрязнения водоемов является теп-ловое загрязнение.Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается ко-личество кислорода, увеличивается токсичность загряз-няющих воду примесей, нарушается биологическое рав-новесие.
В загрязненной воде с повышением температуры начи-нают бурно размножаться болезнетворные микроорганиз-мы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.
В ряде регионов важным источником пресной воды яв-лялись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйствен-ной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непри-годной для питья.
Человечество потребляет на свои нужды огромное коли-чество пресной воды. Основными ее потребителями явля-ются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее во-доемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлоз-но-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потреби-тель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды.
Уже в настоящее время недостаток пресной воды испы-тывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоя-щее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.
Вмешательство человека в природные процессы затро-нуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых вод-ных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образо-вание растительной биомассы и, следовательно, не возвра-щается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8% , а у таких рек, как Дон, Терек, Урал - на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи и Амударьи на орошение.
Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокра-щаются из-за их загрязнения. Главную опасность представ-ляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйствен-ные и бытовые), поскольку значительная часть использо-ванной воды возвращается в водные бассейны в виде сточ-ных вод.
Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:
механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;
химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;
бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;
радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;
тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.
Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде. Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.
Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.
На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.
Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.
Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.
Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо-молочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.
Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют “тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.
Загрязнение поверхностных вод.
Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.
Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод.
Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Москве. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.
Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.
Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны - аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий.
Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.
Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате пря-мого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.
Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.
Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».
Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.
Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.
Загрязнение подземных вод.
Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.
Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека. Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, не канализированных населенных пунктов. Происходит ухудшение качества воды в результате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров.
Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота.
Перечень веществ контролируемых в подземных водах не регламентирован, поэтому нельзя составить точную картину о загрязнении подземных вод.
Загрязнение вод суши.
Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворённые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворимых кислот, щелочей и другие. Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные и животные. Растительные органические загрязнения вызываются остатками растений, плодов, овощей и злаков, растительного масла. Загрязнения животного происхождения - это физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества.
Бактериальное и биологическое загрязнения вносятся главным образом бытовыми сточными водами и стоками некоторых промышленных предприятий (бойни, кожевенные заводы, фабрики первичной обработки шерсти, меховые производства, биофабрики, предприятия микробиологической промышленности).
Производство и широкое применение синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), особенно в составе моющих средств, обусловило поступление их со сточными водами во многие водоёмы, в том числе источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. Наряду с ПАВ широко распространёнными химическими загрязнениями водоёмов являются пестициды, которые поступают в водоёмы с дождевыми и талыми водами, смывающими их с растений и почвы, при авиа- и наземной обработке сельскохозяйственных угодий и лесов и со стоками предприятий производящих их.
В тяжёлом экологическом положении находится Волга - крупнейшая река Европы и одна из величайших в мире. В её бассейне живёт более 60 млн. человек, здесь производится более 30% промышленной и сельскохозяйственной продукции нашей страны. Из-за неумелого, неразумного, экологически безграмотного хозяйствования, ведомственного подхода к использованию природных богатств, к развитию промышленного и сельскохозяйственного производства экологическая ситуация в районе Волги приняла катастрофический характер. Много раз река перегорожена глухими плотинами - тромбами. Полвека назад паводковые воды проходили русло реки от истоков до устья за 40 дней, теперь этот путь занимает 500 суток. Растяжение сроков водообмена грозит задыхающейся от загрязнения реки необратимыми последствиями.
Объём загрязнённых сточных вод, сбрасываемых в бассейн Волги, составляет 37% от общего объёма образующихся на территории России. Высоко содержание в воде нефтепродуктов, особенно в акватории Рыбинска и Ярославля. Вода проявляет мутагенную активность, что подтвердили три разных биотеста. В Саратовском водохранилище содержание меди колеблется от 5-12 до 10-21 ПДК. В районе Астрахани содержание фенолов, нефтепродуктов, соединений меди и цинка колеблется от 5 до 12 ПДК. Сокращение водообмена и одновременное увеличение объёма сточных вод от промышленных предприятий и агропромышленного комплекса создали тяжёлую гидрохимическую обстановку. Возникла угроза гибели экосистем в дельте Волги, нанесён ущерб здоровью людей.
Не менее опасная ситуация наблюдается в Москве-реке и Оке. У 100% выловленных рыб выявлены серьёзные генетические аномалии. Больше всего мутантов попадается в водах в районе Серпухова и Воскресенска. Рыбы здесь страдают не только циррозом печени и ожирением, но и болезнями глаз: Глаза вылезают из орбит и затем вообще отваливаются. По предварительным данным содержание токсинов в организме аномальных плотвы, лещей, и рыб других пород превышает норму в десятки и сотни раз.
С 1996 года действует постановление правительства РФ «О первоочередных мероприятиях по оздоровлению экологической обстановки на реке Волге и её притоках, восстановлению и предотвращению деградации природных комплексов Волжского бассейна». В 1997 году начата реализация программы «Возрождение Волги», разработанной Нижегородским архитектурным институтом, рассчитанной на 15 лет.
Проблемы очистки водоёмов стоят не только в России. Множество проблем накопилось в США и Канаде в связи с загрязнением Великих озёр. По заключению Национального исследовательского совета США и Королевского общества Канады, они аккумулируют в себе огромное количество токсичных химикатов. Учёные утверждают, что нужно 150 лет пить озёрную воду, чтобы получить ту дозу токсичных веществ, которую получают жители прибрежных районов, отведав только раз озёрной форели. Из десяти рыб выловленных в штате Мичиган и проверенных в лаборатории, девять оказались заражёнными токсичными веществами до такой степени, что не годились в пищу. У птиц и 16 видов хищных животных, обитающих в этом регионе, было обнаружено нарушение процесса воспроизводства, что привело к уменьшению популяций. В начале 80-х годов американо-канадская комиссия зарегистрировала 42 «вызывающих тревогу района». Прежние захоронения токсичных веществ привели здесь к концентрации ядовитых донных отложений. Очистка этих обширных площадей в технологическом плане оказалась делом очень трудным.
Загрязнение и самоочищение морей и океанов.
Реальную опасность экологическому равновесию в океане представляют следующие формы антропогенного воздействия: загрязнение акваторий; нарушение механизма воспроизводства морских организмов; отторжение берегового и акваториального пространства для хозяйственных целей.
Реки выносят в океан промышленные отходы, сточные воды, сельскохозяйственные удобрения. Водные пространства морей и океанов - конечные вместилища подавляющего большинства отходов. Морские воды загрязняются в результате захоронения различных отходов, удаления нечистот и мусора с кораблей, при исследовании дна морей и океанов и, особенно в результате различных аварий. В Тихий океан, например, сбрасывается ежегодно около 9 млн. т отходов, а в воды Атлантики - свыше 30 млн. т.
В марте 1995 года в Калифорнийском заливе (США) были обнаружены трупы 324 дельфинов и 8 китов. По мнению специалистов, одна из главных причин трагедии - загрязнённость водного бассейна отходами нефтехимии и другими токсичными веществами, сбрасываемыми промышленностью США и Мексики.
В городах близ береговой линии в морской воде нередко обнаруживается патогенная микрофлора. Поля загрязнения формируются в прибрежных водах крупных промышленных центров и устьев рек, а также в районах интенсивного судоходства и нефтедобычи.
Степень загрязнённости вод в океане постоянно возрастает. Способность воды к самоочищению оказывается порой недостаточной, чтобы справиться с постоянно увеличивающимся количеством сбрасываемых отходов. Под влиянием течений загрязнения перемешиваются и очень быстро распространяются, оказывая вредное воздействие на зоны, богатые животными и растительностью, наносят серьёзный ущерб состоянию морских экосистем и экономике в целом.
Нефть и нефтепродукты. К числу наиболее вредных химических загрязнений относятся нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т нефти. Загрязняют поверхность танкеры, содействует загрязнению и утечка нефти при подводном бурении. В период между 1973-1984 годами в США Институтом охраны окружающей среды и энергетики отмечено до 12000 случаев загрязнения вод нефтью. В период между 1970-1982 годами в мире зарегистрировано 169 крупных аварий танкеров и 17000 второстепенных случаев разлития нефти.
Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловливается неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и других сферах деятельности. Только 1 т нефти способна покрыть до 12 км 2 поверхности моря. А нефтяная плёнка нарушает все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает, но и осевшая на дно нефть долгое время вредит всему живому. Нарушается обмен океана с атмосферой: энергией, газами, теплом и влагой, в результате перестаёт размножаться планктон - основной продукт питания морских обитателей. В верхних 5-10 см водной толщи развивается богатейшее сообщество самых разнообразных организмов. Его называют нейстоном. Здесь находится «питомник» молоди очень многих видов рыб и беспозвоночных животных, которые, вырастая, населяют водную толщу и дно морей и океаном. На поверхности же накапливается вещества-загрязнители, в том числе нефть и нефтепродукты.
Тяжёлые металлы. Французские исследователи установили, что дно Атлантического океана загрязнено попадающим с суши свинцом на расстоянии до 160 км от берега и на глубине до 1610 м. Более высокая концентрация этого металла в верхнем слое донных отложений, чем в более глубоких слоях, свидетельствует о том, что это результат хозяйственной деятельности человека, а не следствие длительного природного процесса.
Владельцы химического комбината «Тиссо» в городе Минамата на острове Кюсю (Япония) долгие годы сбрасывали в океан сточные воды, насыщенные ртутью. Прибрежные воды и рыба оказались отравленными, что привело к гибели местных жителей. Получили тяжёлые психопаралитические заболевания сотни людей. Жертвы этой экологической катастрофы, объединившись в группы, не раз возбуждали дело против «Тиссо», правительства и местных властей. Минамата стал подлинной «промышленной Хиросимой» Японии, а термин «болезнь Минаматы» применяется в медицине для обозначения отравления людей промышленными отходами.
Бытовые отходы. В моря и океаны через реки, непосредственно с суши, а также с судов и барж попадают жидкие и твёрдые бытовые отходы. Часть этих загрязнений оседает в прибрежной зоне, а часть под влиянием морских течений и ветра рассеивается в разных направлениях. Бытовые отходы опасны не только тем, что они являются переносчиками болезней человека (главным образом кишечной группы - брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что содержат значительное количество кислородопоглащающих веществ. Кислород поддерживает жизнь в море, он - необходимый элемент процесса разложения органических веществ, поступающих в водную среду. Коммунальные же отбросы, поступающие в воду в очень больших количествах, могут значительно снизить содержание растворённого кислорода.
В последние десятилетия особым видом твёрдых отбросов, загрязняющих океаны, стали пластмассовые изделия (синтетические плёнки и ёмкости, пластмассовые сети и т. п.). Эти материалы легче воды, а поэтому долго плавают на поверхности, загрязняют морское побережье. Пластмассовые отходы представляют серьёзную опасность для судоходства: опутывая гребные винты судов, засоряя трубопроводы системы охлаждения морских двигателей, они нередко становятся причиной кораблекрушений. Кроме того, известны случаи гибели крупных морских млекопитающих из-за механической закупорки лёгких кусками синтетической упаковки.
В Северном море возникла реальная угроза гибели флоры и фауны из-за загрязнения нечистотами, выносимыми с материка реками. Прибрежные районы моря очень мелководны; приливы и отливы в нём незначительны, что также не способствует самоочищению моря. К тому же на его берегах расположены страны с большой плотностью населения и высокоразвитой промышленностью. Усугубляет экологическую ситуацию развивающаяся в последнее время добыча нефти.
Бесхозяйственное, хищническое отношение к богатствам Мирового океана ведёт к нарушению природного равновесия, гибели в некоторых районах океанической флоры и фауны, отравлению людей заражёнными продуктами моря.
Радиоактивные загрязнения. Захоронение жидких и твёрдых радиоактивных отходов в море в 50-60-е годы осуществляли многие страны, имеющие атомный флот. Для России эта проблема приобретает всё более острое значение и с точки зрения соблюдения международных радиационных обязательств, и в связи с необходимостью обеспечить экологическую безопасность страны. Установлено, что захоронения радиоактивных отходов проводились в пяти районах Баренцева моря, недалеко от полигона на Новой Земле, в десяти районах Охотского, Японского морей и в открытой части Тихого океана. Великобритания затапливала радиоактивные отходы в Ирландском море, а Франция - в Северном, откуда загрязнения попадали в Баренцево море.
Непосредственно в районах захоронения контроль за радиационной обстановкой практически не осуществляется. Определить состояние защитных барьеров захороненных отходов, скорость и масштабы выхода радионуклидов очень трудно. По приблизительным оценкам экспертов, активность захороненных отходов довольно высока.
Вопросы, связанные с утилизацией атомных подводных лодок, обращением с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом на объектах Военно-Морского Флота России, с деятельностью атомного ледокольного флота, остаются актуальными и в наши дни. На Кольском полуострове планируется построить сухие доки, хранилища радиоактивных отходов, причалы для списанных подлодок.
К началу 2000 года в России выведена из эксплуатации 121 атомная подводная лодка (АПЛ), активные зоны выгружены с 42 АПЛ. Для выведенных из эксплуатации АПЛ строятся пункты временного хранения. Утилизировано с вырезкой реакторного отсека 8 АПЛ, подготовлено к длительному хранению на плаву 9 АПЛ, в процессе утилизации и подготовки к длительному хранению на судоремонтных заводах и базах ВМФ находятся 13 АПЛ. 91 подводная лодка, выведенная из эксплуатации, содержится в местах постоянного базирования в неудовлетворительном техническом состоянии: средний срок их службы составляет 32-35 лет, до 40% из них более десяти лет не находились на ремонтном обслуживании, чрезвычайно сложно поддерживать их на плаву.
Методы очистки сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями биологической либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. Механическая очистка позволяет выделить из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых (как ценные материалы) используются в производстве.
В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка). Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов.
Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.
Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, или всплывают на его поверхность.
Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества. Из физико-химических методов чаще всего применяются коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д., а также электролиз. Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при протекании электрического тока. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях – электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной промышленности.
Сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионно-обменных смол и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.
Биологический метод - широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод, основанный на использовании закономерностей биохимического самоочищения рек и других водоемов. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов-водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).
Используются различные типы биологических устройств: биофильтры, биологические пруды и аэротеки.
В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии (не слипающиеся в хлопья) омолаживают бактериальную массу ила.
Перед биологической очисткой сточные воды подвергают механической очистке, а после биологической (для удаления болезнетворных бактерий) и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.). Биологический метод дает лучшие результаты при очистке коммунально-бытовых отходов, а также отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства искусственного волокна.
Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) совместно с исследователями из Международного университета штата Флорида (Майами) и Университета Майами разрабатывают способ уничтожения вредных жидких отходов с использованием электронного ускорителя. В ходе экспериментальных исследований на заводе по обработке городских отходов в округе Дейд (штат Флорида) проводилось облучение тонкого слоя падающей загрязненной воды (при расходе 380 л/мин) с помощью сканирующего электронного луча. При этом разрушались такие опасные загрязняющие вещества, как бензол, трихлорэтилен и фенол.
С целью уменьшения загрязнения гидросферы желательно вторичное использование в замкнутых ресурсосберегающих, безотходных процессах в промышленности, капельное орошение в сельском хозяйстве, экономное использование воды в производстве и в быту.
Опасность неочищенных сточных вод.
Угроза инфекционных заболеваний.
В большинстве случаев патогенные организмы выживают вне хозяина не более нескольких дней, а их число, попавшее в его тело, определяет вероятность развития инфекции. Следовательно, когда плотность населения низка, перенос патогенов происходит относительно редко, так как уровень их распространения невелик и проходит довольно много времени между выделением их во внешнюю среду одним хозяином и встречей с другим. Однако, чем выше плотность населения, тем вероятнее заражение. Живя и работая в густозаселенных городах, люди становятся чрезвычайно уязвимыми для патогенных организмов.
Прежде чем в середине XIX в. была установлена связь между заболеваниями и наличием в отбросах патогенов, в городах часто случались опустошительные эпидемии. В настоящее время в большинстве стран приняты санитарно-гигиенические правила, которые предотвращают такой «круговорот» патогенов, в том числе:
(1) дезинфекция запасов воды для населения хлорированием или другими методами;
(2) личная санитария и гигиена, особенно во время приготовления и раздачи пищи;
(3) сбор и очистка канализационных стоков.
Многие связывают снижение заболеваемости с успехами современной медицины, но благодарить, прежде всего, стоит санитарно-гигиенические правила, часто воспринимаемые как что-то само собой разумеющееся.
Снижение содержания растворенного кислорода.
Сброс неочищенных канализационных стоков в водоемы не только чреват опасностью инфекционных заболеваний, но и может стать причиной снижения содержания растворенного в воде кислорода и деградации водных экосистем.
Органическое вещество, присутствующее в стоках, охотно поедается редуцентами и детритофагами, которые поглощают кислород в процессе дыхания. Когда детрита избыток, эти организмы потребляют растворенный кислород быстрее, чем он пополняет систему, и его запасы истощаются. Концентрацию органики в канализационных стоках часто выражают биологической потребностью в кислороде (БПК), т.е. количеством кислорода, которое потребуется редуцентам, чтобы разложить поступившее вещество.
Истощение запасов растворенного кислорода не наносит вреда самим бакттериям-редуцентам, так как они способны к анаэробическому дыханию и брожению. Анаэробные (лишенные кислорода) водоемы не только не могут поддерживать жизнь рыб, моллюсков и ракообразных, но и дурно пахнут, так как у многих продуктов бескислородного метаболизма весьма неприятный запах. Этим же обусловлен столь характерный запах канализационных стоков.
Кроме того, истощение запасов растворенного кислорода может увеличить опасность микробного заражения. Многие патогенные организмы гораздо дольше живут в анаэробных условиях. В среде, богатой кислородом, они быстро погибают или съедаются другими организмами.
Заключение.
Логика развития жизни на Земле определяет деятельность человека как главный фактор, причем биосфера может существовать без человека, но человек не может существовать без биосферы. Фактором существования биосферы является чистая вода. Следующие поколения не простят нам то, что мы лишили их возможности наслаждаться первозданной природой. Сохранить гармонию человека и природы - основная задача, которая стоит перед настоящим поколением. Это требует изменения многих ранее сложившихся представлений о соизмерении человеческих ценностей. Необходимо развитие у каждого человека «экологического сознания», которое будет определять выбор вариантов технологий, строительства предприятий и использования природных ресурсов.
Одна из основных задач современного образования - становление экологического способа мышления. Так правительством РБ в 1991 г. была одобрена Республиканская программа по образованию в области окружающей среды. В ней определены цели и принципы организации экологического образования в области охраны окружающей среды. Важным моментом является тот факт, что приоритетность экологического образования, обязательность введения природоохранных дисциплин во всех учебных заведениях закреплены в законах РБ «Об образовании» и «Об охране окружающей среды». От лозунга «Взять от природы все» необходим переход к лозунгу «Природа наш дом».
Список используемой литературы:
1.Коробкин В.Н. Экология. – Ростов: Феникс,2000
2.Новиков Ю.С. Экология. Окружающая среда и человек. – 2000
3. http://ecokem.ru/vodnye-resursy/ - водные ресурсы Кемеровской области
4. http://www.priroda.ru – очистка вод
5. http://www.ecosystema.ru – загрязнение водных ресурсов
