Охрана и использование водных ресурсов

кубических метров пресных вод. Сточные воды, сброшенные в реки, в конечном

счёте также попадают в воду морей и океанов.

Окислительные процессы в морской воде протекают медленнее, чем в пресной.

Продуцирующая деятельность океана ограничивается пятидесятиметровым слоем

воды, где кислород, потребляемый при дыхании, компенсируется вырабатываемым

здесь кислородом а процессе фотосинтеза. Плотность морской воды выше, чем

плотность сточных вод, поэтому сточные воды растекаются по поверхности моря

и тонким слоем распределяются на большие расстояния. Особенно сильное

загрязнение сточными водами наблюдается в прибрежной полосе, где процессы

сомоочищения протекают очень медленно, так как микробы-минерализаторы,

попадающие в море со сточными водами, погибают, а патогенные

(болезнетворные) микробы, встречая благоприятные условия, наоборот,

размножаются.

Особенно опасны для биологических ресурсов морей и океанов нефть и

нефтепродукты, оказывающие вредное воздействие на морские организмы.

Некоторые планктонные водоросли в воде, содержащей нефть и нефтепродукты,

теряют способность к размножению и гибнут. Из-за загрязнения нефтью

ежегодно гибнет большое количество птиц и рыбы. Взрослые рыбы могут

избегать места сильного загрязнения, но даже после непродолжительного

пребывания в таких районах они теряют свои товарные качества и не могут

быть использованы в пищу из-за неприятного запаха и привкуса.

Мировой океан превращается в гигантскую свалку. В северной части Тихого

океана плавает 35 миллионов пустых бутылок и сосудов из пластмассы. Со

сточными водами в моря и океаны попадают пестициды (химические средства,

используемые для борьбы с вредителями),отрицательно влияющими на

жизнедеятельность морских организмов. Загрязнение вод Мирового океана

продуктами радиоактивного распада особенно опасно, так как они

концентрируются в растениях, тканях рыб и моллюсков. Содержание стронция 90

и цезия 137 в них может быть в 20-30 раз, а в растениях в 1200 раз больше,

чем в окружающей морской воде. Употребление в пищу заражённых рыб, растений

и моллюсков представляет большую опасность для человека.

В последнее время моря и океаны интенсивно вовлекаются в сферу мирового

производства. В связи с удорожанием некоторых ресурсов суши растут темпы

освоения ресурсов океана. Около 30 стран ведут нефтегазовый промысел

непосредственно в море. Ресурсы морей и океанов нельзя отнести к

неисчерпаемым, особенно, если только брать и загрязнять. Загрязнение

европейских морей промышленными и коммунальными отходами в последнее время

приобрело катастрофические масштабы.

Это привело к исчезновению в них некоторых видов полезной флоры и фауны.

Характеристика сточных вод.

Сточные воды подразделяют на хозяйственно-бытовые, ливневые (атмосферные) и

промышленные.

Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются при мытье посуды, уборке

помещений, приготовлении пищи, стирке белья и так далее. В них содержатся

органические и неорганические примеси, патогенные организмы.

Атмосферные, или ливневые, воды в основном загрязнены пылью, песком, а в

больших городах мазутом, бензином и другими нефтепродуктами.

Промышленные сточные воды образуются на заводах, фабриках при промывке,

охлаждении оборудования, при использовании воды в технологических

процессах. Промышленные сточные воды некоторых производств требуют

индивидуальной очистки, так как в них могут содержаться ядовитые вещества,

которые оказывают губительное действие на активный ил аэротенков и

затрудняют биологическую очистку.

Сточные воды на машиностроительных предприятиях подразделяются на:

а) чистые воды, которые можно использовать в оборотных системах без

очистки;

б) химически загрязнённые, которые требуют специальной очистки в

зависимости от состава загрязнений (тяжёлые металлы, концентрированные

растворы кислот, щелочей и так далее); повторное использование этих сточных

вод возможно, например, для мойки территорий, машин, орошения скрубберов

при пылеулавливании и для других целей;

в) сточные воды, загрязнённые нефтепродуктами и взвешенными веществами;

после очистки их можно использовать в производстве повторно.

В сточные воды машиностроительных заводов попадает большое количество

смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ),которые содержат минеральные масла,

спирты, мыла, соду и требуют обязательную цикловую очистку на производстве

по следующей приблизительной схеме: механические примеси отделяются

магнитным способом, свободные масла - в отстойниках. После обезвреживания

хлористым кальцием доочистку можно производить на биологических

сооружениях.

Отработанные травильные растворы металлообрабатывающей промышленности

загрязняют почву, грунтовые воды, кроме того, безвозвратно теряется серная

кислота и другие ценные продукты, поэтому предварительная очистка

непосредственно на предприятии обязательна.

На заводе стальных конструкций в городе Волжске построена промышленная

установка по получению микроудобрений из травильных растворов. Для этого

шлаки перемешивают с травильными растворами с целью перевода содержащихся в

них кальция, магния, никеля и других веществ в сульфиды. Массу сушат и

получают микроудобрения, хорошо усваиваемые растениями.

Контроль за качеством вод.

Водоёмы используют для водоснабжения населения, промышленности, сельского

хозяйства, для разведения рыбы, перевоза грузов водным транспортом,

выработки электроэнергии и отдыха. Кроме того, водоёмы служат естественными

приемниками хозяйственно-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных

сточных вод.

Питьевая вода должна быть безвредна для человека, иметь хорошие

органолептические свойства, которые характеризуются интенсивностью

допустимого изменения запаха, вкуса и цвета. Концентрация химических

веществ, попадающих в источники со стоками, не должна превышать допустимых

норм, установленных Министерством здравоохранения РФ для источников

централизованного водоснабжения.

Качество воды всё время контролируется в местах забора, перед поступлением

в водопроводную сеть, в процессе обработки и на очистных сооружениях. Для

оценки качества воды при использовании её в промышленных целях определяют:

1) сухой остаток, характеризующий содержание солей и коллоидно растворённых

веществ;

2) прокалённый остаток на содержание нелетучих веществ;

3) электропроводность, характеризующую степень загрязнённости воды

электролитами;

4) биохимическую потребность кислорода БПК5,характеризующую пятидневный

расход кислорода, необходимого для разложения и окисления содержащихся в

воде веществ, или интенсивность биохимических процессов;

5) величину водородного показателя pH; для нейтральной среды pH=7,для

кислой менее 7, для щелочной более7; pH в пределах нормы равен 6,8 - 7,3;

отклонения от этих значений свидетельствуют о загрязнении воды

органическими соединениями;

6) количество грубодисперсных веществ (глины, песка и других пород);

7) наличие кремниевой кислоты, которая способствует образованию

трудноудаляемой накипи, поэтому этот показатель важен при использовании

воды в теплообменных устройствах.

Аналитический контроль сточных вод промышленных предприятий заключается в

оценке их органолептических свойств (запаха, вкуса, цвета),в определении

мутности (или прозрачности) и концентрации взвешенных веществ. Кроме того,

определяют общие показатели качества вод (солесодержание, жёсткость,

содержание прокалённого остатка, температуру, pH, кислотность, щёлочность,

бихроматную окисляемость (ХПК), перманганатную окисляемость

(БПК),содержание эфирорастворимых веществ),содержание органических веществ

(остаточного хлора, аммония, неорганических анионов,

кислорода, металлов, кремнекислоты),а также определяют содержание

нефтепродуктов, синтетических поверхности активных веществ и

полиакриламидов.

Для приборного анализа сточных вод используют спектрофотометр "Сатурн",

позволяющий определять концентрации тяжёлых металлов (Ba,Ca,K,Pb,Co) и

кварцевые спектрофотометры СФ-4,СФ-44, СФ-Ф6 и СФ-18 с автоматической

записью для определения количества нефтепродуктов, красителей, фенолов.

Спектрофотометрический метод анализа применяют также для определения

мочевины, содержащейся в сточных водах химических предприятий.

Количество отходов целлюлозно-бумажной промышленности (лигнин и

лигносульфоновые кислоты) определяют с помощью флуорометрического метода.

Газохроматография позволяет определять общий и органический углерод,

нефтепродукты и пестециды. За рубежом разработаны автоматические станции

"Монитор", контролирующие содержание взвешенных веществ, хлоридов,

растворённого кислорода и величину водородного показателя pH.

При автоматическом контроле, обеспечивающем получение постоянной

информации, можно управлять технологическими процессами. В случае

недостаточной очистки можно прекратить сброс сточных вод или подачу

питьевой воды потребителям.

Методы очистки сточных вод.

Производственные сточные воды по своему составу разнообразны.

Присутствующие в них загрязнения могут находиться в различных агрегатных

состояниях. Для выбора методов очистки сточных вод и оборудования примеси,

содержащиеся в воде, подразделяют на четыре группы.

1 группа - грубодисперсные примеси - частицы почвы, песка, глины, эмульсий,

которые попадают в водоёмы с промышленных предприятий, а также в результате

смыва почв. На поверхности таких частиц могут находиться патогенные

микроорганизмы, вирусы, радиоактивные вещества.

Для удаления примесей этой группы используют физико-химические процессы,

позволяющие с помощью специальных веществ укрупнять частицы с последующим

их осаждением, проводить процесс адгезии - прилипания примесей к

поверхности инертных материалов, а также использовать метод флотации, то

есть выводить примеси в пену, которую специально создают в очистных

сооружениях.

2 группа - коллоидные примеси, которые находятся в воде в виде

тонкодисперсных образований (золей или высокомолекулярных соединений).

Вещества этой группы изменяют цвет воды. Для удаления этих примесей

применяют коагулянты - вещества, вызывающие слипание и укрупнение частиц.

3 группа - растворённые в воде газы и органические соединения. Вещества

этой группы придают во-де различные запахи, привкусы, окраску. Наиболее

эффективные способы очистки: аэрирование - продувка воды воздухом, введение

окислителей, под действием которых разрушается большинство примесей этой

группы, и адсорбция - удаление примесей с помощью активированного угля,

который впитывает (сорбирует) многие примеси.

4 группа - примеси ионной степени дисперсности. Соли, кислоты, основания

при поступлении в воду распадаются на ионы. Очистка от примесей этой группы

сводится к связыванию ионов; можно применять также вымораживание и другие

методы.

Эта классификация позволяет обоснованно и целенаправленно выбирать и

компоновать очистные сооружения, применять вычислительные машины для

решения сложных задач водообработки.

Сточные воды очищают механическим, биологическим, обеззараживающим

(дезинфекцией) и физико-химическим методами.

Для механической очистки применяют решётки, песколовки, отстойники,

септики. Принцип удаления взвешенных веществ основан на различии удельных

весов примесей и воды. Песколовки предназначены для осаждения песка,

мелкого гравия и других минеральных примесей. Песколовки облегчают

дальнейшую очистку сточных вод от органических загрязнений в остойниках,

метантенках и других сооружениях.

Отстойники применяют для выделения из сточных вод нерастворённых

механических примесей и частично коллоидных загрязнений минерального и

органического происхождения. Отстойники могут применять для предварительной

очистки сточных вод с последующей биологической очисткой, а также и как

самостоятельные сооружения, если по санитарным условиям достаточно

отделение только механических примесей.

В последнее время получили распространение радиальные отстойники, которые

представляют собой неглубокие резервуары диаметром от 18 до 54 метров.

Септиками называют сооружения, в которых происходит осветление

(отстаивание) и длительное хранение (от 6 до 12 месяцев) осадка, выпавшего

из сточных вод, до полного его перегнивания. Септики имеют очень большие

размеры, вода в них часто загрязняется сероводородом, поэтому применение их

весьма ограничено.

Для биологической очистки применяют аэротенки, биологические фильтры,

аэрофильтры, метантенки. Аэротенки представляют собой глубокие проточные

резервуары длиной до 150 метров с отстойником. В аэротенках происходит

постепенное уменьшение количества органических веществ, азота, аммонийных

солей, нитритов за счёт разрушения их микроорганизмами - минерализаторами.

Продолжительность пребывания сточной жидкости в аэротенке колеблется от 6

до 12 часов и зависит от количества подаваемого воздуха, микроорганизмов,

находящихся в активном иле, который в виде хлопьев пронизывает всю толщу

воды, и от степени загрязнённости сточной воды.

Биологические фильтры представляют собой сооружения (ёмкости) с засыпкой

сыпучих материалов, через которые пропускают воду. Растворённые и

коллоидные вещества сточных вод адсорбируются и разрушаются преимущественно

аэробно, то есть с помощью микробов, которые могут жить только при наличии

кислорода. На кусках шлака, щебня и других материалах вырастает

биологически активная плёнка. В верхнем слое до 10 сантиметров развиваются

инфузории, личинки насекомых, жгутиковые, на неорошаемых участках

сооружения разрастаются водоросли, на глубине свыше 15 сантиметров зона

червей, которые прорывают ходы в шлаке, разрыхляют биологическую плёнку,

переваривают и разлагают клетчатку, хитин.

В последнее время всё чаще находят применение аэрофильтры, которые

экономичнее аэротенков, просты в эксплуатации, взрывобезопасны, их легко

автоматизировать. Однако аэрофильтры восприимчивы к составу сточных вод и

требуют большого количества воздуха для аэрации.

Очистительные пруды представляют собой неглубокие, до 1 метра, водоёмы,

последовательно соединённые между собой. Тысячи мельчайших организмов

минерализуют органические соединения, зеркальный карп и утки предохраняют

пруды от зелени (ряски).Очистительные пруды чувствительны к температуре,

поэтому рационально их применять в южных районах.

Почвенные методы очистки проводят на полях орошения. При почвенной очистке

помимо бактерий в очистке участвуют простейшие беспозвоночные

микроорганизмы. Бактерии минерализуют органические вещества, простейшие

организмы уничтожают излишнее количество бактерий, беспозвоночные, дождевые

черви, личинки, клещи разрыхляют почву и перерабатывают труднорасщепляемые

органические вещества (целлюлозу, хитин).После почвенной очистки вода не

содержит яиц гельминтов, обеднена бактериями, поэтому не надо проводить

фильтрование воды через песчаные фильтры для очистки от гельминтов.

Метантенк - это бродильная камера, предназначенная для анаэробной очистки

осадка сточных вод, то есть с помощью микробов, которые могут жить без

доступа воздуха. Процессы брожения осуществляются при температуре до 55

градусов по Цельсию в течение суток, вызывая полную гибель яиц гельминтов и

патогенных (болезнетворных) микробов. Сооружение герметичное, поэтому

метан, образующийся в процессе брожения, можно улавливать и использовать

как топливо. Можно улавливать также углекислоту, которую перерабатывают на

сухой лёд. Сброженный осадок содержит фосфор, азот и может служить

прекрасным удобрением. Если осадок высушить и сбрикетировать, то можно

получить топливо. Перемешивание в метантенке происходит в результате

перекачивания осадка насосом из нижней части в верхнюю. Эжектирующие

устройства по трубопроводам и эжекторам подают в метантенк острый пар или

горячую воду температурой до 60 градусов по Цельсию для подогрева осадка.

Осадок перемешивают с помощью насосов, забирающих его из нижней части

камеры и подающих в верхнюю часть по трубопроводам выпуска сброженного

осадка. Подогрев и перемешивание осадка способствует ускорению процессов

брожения в метантенке. Осадок, получаемый в метантенках, периодически

выгружается через трубопроводы опорожнения.

Для обеззараживания воду фильтруют через песок, хлорируют и озонируют. Озон

обладает бактерицидными свойствами и, кроме того, при озонировании воды

улучшаются органолептические свойства. Однако озонирование связано с

большими энергетическими затратами. Другое сильное бактерицидное средство -

серебро.

В последние годы получило распространение механическое обезвоживание и

термическая сушка осадков. Механическое обезвоживание на центрифугах не

требует расхода коагулянтов (химических реактивов для окускования

примесей),последующая термическая обработка в камерах с инфракрасным

излучением позволяет провести дегельминтизацию.

Стоки, загрязнённые органическими и минеральными веществами, подвергают

огневому обезвреживанию в циклонных печах (реакторах).Сущность метода

заключается в испарении распылённых сточных вод при высоких температурах в

продуктах горения органического топлива, при этом токсичные органические

вещества сгорают, а минеральные вещества улавливают и выводят в виде

расплава.

На машиностроительных заводах сточные воды содержат соли кислот, щёлочи,

цианиды, хром, свинец, медь, алюминий, фтор, краски, органические

соединения, минеральные взвеси, масла. На некоторых предприятиях введены

устройства по регенерации (восстановлению) веществ и повторному их

использованию. Очищенную от примесей воду можно использовать многократно.

Воду, используемую для мойки, очищают в системе отстойников, в которых

последовательно отделяют крупные механические частицы и нефтепродукты.

Накопленные нефтепродукты откачивают в ёмкости. Шламовый насос откачивает

сырой остаток в бункер, откуда по мере накопления осадок вывозится.

Представляет интерес замена масляных эмульсий водными растворами,

исключающими попадание нефтепродуктов в сточные воды. Все действующие

промышленные предприятия предусматривают сооружения по предварительной

очистке сточных вод. Нефтеловушки, маслоуловители, краскоуловители,

нейтрализаторы - вот тот небольшой и неполный перечень обязательных

сооружений, без которых на сегодняшний день не имеет право работать ни одно

промышленное предприятие.

Сохранению рек и водоёмов способствует использование сточных вод на полях

орошения. Баластные воды с судов, курсирующих по рекам и водоёмам, сдают на

береговые очистные станции, а также сбрасывают в канализационные системы.

Технологические процессы, способствующие снижению вредных стоков, постоянно

совершенствуют.

Искусственное дыхание озёр.

Мёртвые озёра возникают в результате сброса большого количества

загрязняющих (питательных) веществ с животноводческих ферм, птицефабрик и

так далее. Вначале появляется много планктона, рыб, разрастаются водоросли.

Отмирающие организмы, находящиеся в изобилии в верхних слоях, опускаются

вниз, в холодный придонный слой, где в нормальных условиях разлагаются. При

обилии оседающего планктона кислорода начинает не хватать, и постепенно

возникают анаэробные условия, при которых образуется сероводород. Над

озером начинают роиться насекомые, появляются зелёные плавающие плёнки,

неприятные запахи. Такое состояние озера называют эвтродическим. Озеро,

дошедшее до эвтродического состояния, само возродиться не может даже при

прекращении сброса сточных вод.

Учёные всего мира ищут пути воскрешения мёртвых озёр. В последнее время

успешно работает аппарат "Лимно", который разработала шведская фирма Атлас

Конко. Аппарат предназначен для подачи кислорода в воду озёр.

Мёртвое озеро Брунсквинен, находящееся в черте города Стокгольм, озеро

Кулобутнвалне, находящееся южнее города Осло, озеро Гребан (Германия),озеро

Уоккабук, расположенное севернее Нью-Йорка, постепенно оживают благодаря

работающим на них аппаратам "Лимно".

[pic][pic]

Проблемы экологической безопасности водопользования

и охраны водоёмов на примере Байкала.

[pic]

Cуществующие "Правила охраны водоемов от загрязнения сточными водами"

предлагают производить оценку качества воды по величинам ПДК в расчетном

створе водного объекта. В зависимости от требований к качеству воды

рыбохозяйственного, санитарно-бытового или социально-культурного

водопользования и характера водоема (река, озеро) расчетный створ

располагают в 500 или 1000 м от места выпуска сточных вод. Считают, что на

таком расстоянии от оголовка сточная вода будет полностью разбавлена и ,тем

самым, обезврежена от вредных и токсических веществ, болезнетворных

организмов. Следовательно, по существующим правилам водоемы являются

составной частью устройств по очистке сточных вод бытовых или промышленных

предприятий, что с экологических позиций совершенно недопустимо по ряду

причин.

В Байкале минерализация воды в среднем составляет 96,5 мг/дм3. В этой воде

сформировалось все видовое разнообразие организмов, которые населяют водную

толщу и дно озера. В его воде содержится около 5 мг/дм3 сульфатов,

0,4мг/дм3 - хлоридов, 1,5 мг/дм3 - взвешенных органических веществ, до 12

мг/дм3 кислорода,4,1 мг/дм3 органических веществ (по ХПК) и др..

В промышленных стоках Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК)

после их очистки на существующих очистных устройствах содержится 750-800

мг/дм3 различных солей, в том числе около 520 мг/дм3 сульфатов, т.е. почти

в 100 раз больше; до 110 мг/дм3 хлоридов, т.е. в 275 раз больше, чем в воде

озера; органических веществ (ХПК) - 70 мг/дм3 - в 17,5 раза больше;

кислорода - 6 мг/дм3 , или в два раза меньше, чем в воде Байкала.

Содержание полихлорированных бифенилов (ПХБ) в сточных водах БЦБК достигает

0,28 мкг/дм3, а в воде Байкала их вообще не должно быть, так как это

продукт антропогенного происхождения. Они встречаются в некоторых притоках

озера (например, в р. Б. Голоустная) до 0,02 мкг/дм3 за счет атмосферного

переноса и выпадения с осадками в бассейне этой реки при северо-западных

ветрах со стороны как Иркутска и Ангарско-Черемховского промышленного

района, так и БЦБК. Вместе с тем вследствие аккумуляции ПХБ по пище-

вой цепи водных организмов в жире нерпы концентрация ПХБ достигает 38 - 64

мкг/г, а диоксиновый эквивалент - 93пг/г, что в сотни и тысячи раз

превышает их содержание в окружающей среде.

Как могут нормально существовать пресноводные организмы Байкала в воде с

общей минерализацией в 7 - 8 раз большей, чем в озере с содержанием

сульфатов в 100 раз, а хлоридов в 275 раз большими, чем в ультрапресной

маломинерализованной воде, в которой эти гидробионты возникли? Известно,

что с повышением концентрации солей в среде осмотическое давление раствора

Страницы: 1, 2, 3