Источники загрязнения внутренних водоемов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Источники загрязнения внутренних водоемов

водоочистка природный водоснабжение технологический

Чистая здоровая вода - основное условие биологического процветания любой нации и государства. Человек не может прожить без воды, она является неотъемлемой частью жизни. И от того насколько высоко качество воды во многом зависит наше самочувствие. Для очищения воды используются различные фильтры и системы очистки, начиная от простого фильтра-кувшина и заканчивая озонированием воды.

С проблемой качества воды мы сталкиваемся ежедневно.

Водоочистка делает воду полностью пригодной для использования.

Водоочистка - это комплекс технологических процессов, имеющих целью довести качество воды, поступающей в водопроводную сеть из природного источника водоснабжения, до установленных нормами показателей.

В химически чистом виде воды в природе не бывает. Вода является, исключительным растворителем. В ней растворяется практически все - любые вещества и соединения в любом агрегатном состоянии: в жидком, твердом и газообразном. Для всего живого это и хорошо, и плохо. Плохо тогда, когда в воде растворены вредные и ядовитые вещества, угнетающие или убивающие любую жизнь. Сделать чистой загрязненную антропогенными факторами воду природных водоемов очень трудно.

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Сегодняшняя вода содержит целый букет вредных для здоровья человека веществ: тяжелые металлы, продукты коррозии, соли, органические соединения, образующиеся при обеззараживании хлором или озоном, радионуклиды, а в промышленных зонах еще и примеси нефти, фенолы, диоксины. Кроме этого «букета» в ней сохраняются и вирусные, и бактериальные загрязнения. Особенно это проявляется, если еще и очистка канализации проводится некачественно, так как вода после этого попадает в водоемы, а затем и в водопровод.

Одним из самых сильных ядов, создаваемых руками человека вследствие использования устаревших технологий, в частности, хлорирования воды, являются диоксины. Диоксины - это и дети-уроды, и подавленный иммунитет и многие другие болезнетворные воздействия на человека. Диоксины значительно токсичнее самого сильного природного яда.

Это и другие ядовитые вещества, содержащиеся в питьевой воде, являются химическими мутагенами и канцерогенами. Хотя их насчитывают более 2000 соединений, о борьбе с ними официальная теория питьевой воды ни в одной стране мира ничего не говорит. Нет надежных методов удаления из водопроводной воды химических, физических и биологических мутагенов и канцерогенов.

К сожалению, на сегодняшний день опасными загрязнителями воды являются не только токсичные отходы промышленных предприятий и тотальная химизация, но и сами водопроводные станции и водопроводы. Показано, например, что несмотря на хлорирование и озонирование, водопроводная вода в 95-99 случаях из 100 является причиной массовых вспышек гепатита А, брюшного тифа, дизентерии и других кишечных инфекционных заболеваний. Причинами инфекционных заболеваний водного происхождения могут быть неудовлетворительный контроль за очисткой воды, загрязнение водосборной системы (каптаж), загрязнение распределительной системы (резервуаров, труб), употребление воды поверхностных водоемов без очистки.

В пресечение инфекций, распространяемых водным путем, большую роль играет коммунальное благоустройство населенных мест. Строительство водопровода и канализации, правильная их эксплуатация, своевременная их очистка, очистка территории и санитарное просвещение населения - основные факторы, играющие роль в ликвидации водных инфекций.

Вода загрязнена нитратами, в ней не хватает йода, фтора, зато в избытке токсичные элементы, пестициды.

Состав поверхностных вод, вод рек, озер, водохранилищ определяется в основном почвенно-геологическими, климатическими и техногенными факторами. Основным источником загрязнения и заражения водоемов является негативная хозяйственная деятельность человека и в селе, и в городе. Это и смыв с сельскохозяйственных угодий химических удобрений, и сброс неочищенных и недоочищенных сточных вод промышленных предприятий, тепловых станций, химических комбинатов, различных нефтеперерабатывающих производств и др.

Физико-химический и биологический состав природных вод, используемый для питьевого водоснабжения, многообразный и не постоянный.

Во взвешенном состоянии эти воды содержат песчаные, глинистые, известковые, гипсовые частицы, соли в виде молекул, комплексов и растворенных ионов. Органика представлена главным образом в виде коллоидных частиц. Газы присутствуют в растворенном и взвешенном состояниях.

Огромный и разнообразный мир примесей в воде вступает друг с другом и с молекулами воды в сложнейшие взаимодействия и физико-химические реакции. Поэтому для удаления из воды той или иной примеси, того или иного вещества требуются свои реагенты и технологические процессы, свой состав очистных сооружений.

Академик Л.А. Кульский предложил системное разделение - классификацию всех примесей воды по их дисперсному и фазовому состоянию. Все примеси воды разделены им на четыре группы.

Примеси первой группы являют собой нерастворимые в воде глинистые, песчаные, известковые и другие частицы, эмульсии и суспензии, а также планктон, патогенные бактерии и споры.

Проникают они в воду в результате смыва с поверхности почв, эрозии пород ложа водоемов, а также сброса недоочищенных сточных вод с тонкодисперсными взвесями тяжелых металлов и их солей.

Благодаря гидродинамическому воздействию водного потока эти примеси находятся во взвешенном состоянии. В состоянии покоя, как правило, выпадают в осадок с применением коагулянтов и без них.

Планктон, бактерии и споры удаляют путем обработки воды хлором или озоном, которые кроме основного своего назначения - обеззараживания воды, вступают в физико-химическое взаимодействие с растворенными в воде органическими соединениями: гуминовыми кислотами, нефтепродуктами, моющими средствами, пестицидами и другой «химией», образуя вредные и ядовитые вещества типа хлор-фосфоразоторганики.

Примеси второй группы представляют собой гидрофильные и гидрофобные минеральные и органические частицы, вымытые водой из грунтов и почв, а также субмикроскопические нерастворимые частицы гумусовых веществ. Сюда же причислены и вирусы.

Примеси третьей группы составляют растворенные газы, в том числе вредные и ядовитые, растворенные органические и неорганические соединения во всем их многообразии, дающие неприятные запахи и привкусы.

Примеси четвертой группы - это в основном диссоциированные ионы солей, кислот и оснований, обуславливающих повышенную кислотность или щелочность, а также соли повышенной жесткости.

Практически все (за редким исключением) поверхностные воды, а также подземные воды неглубокого залегания в большей или меньшей степени «обогащены» загрязненными сбросами городов, промышленных предприятий и органохимическими удобрениями сельскохозяйственных угодий. По санитарной надежности подземные воды, как правило, значительно превосходят поверхностные, но, подчеркнем, что в питьевом водоснабжении они составляют не более одной пятой части.

Поэтому для удовлетворения человечества в высококачественной питьевой воде проблемой №1 является проблема очистки, улучшения структуры и биологических свойств питьевой воды, благотворно влияющих на здоровье людей, поступающей из природных поверхностных источников - рек, озер, водохранилищ и морей.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.; в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

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 количество 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 1 л 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.

В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства. 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 мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

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.

Основные показатели качества питьевой воды регламентированы гостами. В странах СНГ действует ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». Согласно этому госту, питьевая вода контролируется по 28 показателям, а в зарубежных гостах, например, в американских, английских, немецких и других контроль степени очистки качества питьевой воды осуществляют по показателям, в 2-3 раза превышающим наши.

Интересно отметить, что вода способна самоочищаться. Если канализационная вода спускается в большую реку, то уже на расстоянии немногих десятков километров вниз по течению речная вода становится такой же чистой, как и до спуска сточных вод. Благодаря растворённому в воде кислороду и деятельности некоторых видов бактерий органические вещества канализационной соды разрушаются. Уменьшается и количество бактерий, принесённых сточными водами: бактерии или пожираются простейшими животными рек или оседают на дно вместе со взвешенными в воде частицами и там погибают. Но часть бактерий, - а среди них и болезнетворные бактерии, - продолжают оставаться в воде довольно долгое время. Кроме того в воде остаются вредные вещества из сточных вод химических заводов. Поэтому на естественное обеззараживание воды подобных водоёмов полагаться нельзя и необходимо искусственно очищать воду.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных вод 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.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

При очень сильном загрязнении воды, особенно в период половодья, даже самого тщательного фильтрования бывает недостаточно. В таких случаях перед фильтрованием прибегают к химической очистке: к воде прибавляют сернокислую соль алюминия. Эта соль в воде разлагается и образует более или менее крупные хлопья. Хлопья захватывают взвешенные в воде частички и медленно падают с ними на дно отстойника. Т.е. 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. Очистку воды, предназначенной для питания паровых котлов и для других технических целей, обычно производят также химическими способами. Среди них особенно нужно отметить способ очистки, успешно разрабатываемый советскими учёными. Это - очистка с помощью особых веществ, называемых ионитами. Ионитами могут служить некоторые минералы (например, натриево-алюминиевая соль кремневой кислоты - пермутит), а также искусственные смолы. При фильтровании воды через иониты можно заменить вредные соли, содержащиеся в воде, на соли более безобидные для того или другого производства. Иониты позволяют также провести полное опреснение воды. В настоящее время иониты ещё не получили широкого распространения, но успешное применение их в ряде производств и для бытовых целей указывает на то, что ионитам принадлежит самое ближайшее будущее. 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, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д.

Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротеноки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

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, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее 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 большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Водопроводная вода относительно чиста, безвредна. Но и водопроводная вода далеко не везде может быть использована. Например, для аптек, фотографий и многих научных лабораторий вода из водопровода непригодна - ведь в ней всегда есть небольшое количество растворённых солей и некоторые органические вещества. Каким же путём освободиться от них?

Обычное фильтрование и химическая очистка здесь не помогут. Поэтому воду перегоняют. Перегонка воды производится в специальных аппаратах. Для этого часто употребляют перегонный куб. Он состоит из котла с крышкой и пароотводной трубкой и холодильника в виде спирали, охлаждаемого снаружи проточной холодной водой. В котле кипит вода. Пары её поступают в холодильник и охлаждаются на холодных стенках змеевика. Капельки воды вытекают в приёмник. Этот процесс называется дистилляцией (или дистилляцией), что означает - стекание каплями, а получаемая вода - дистиллированной.

Однако и очищенная такой перегонкой вода всё ещё недостаточно чиста, - она содержит и летучие органические вещества, которые перегоняются вместе с водой, и растворённый воздух. Кроме того нужно помнить, что вода - весьма активное химическое вещество. Хотя и в незначительной степени, вода разъедает стенки металлических сосудов. Разъедает или, как говорят, «выщелачивает» вода и стекло, и фарфор.

Освободиться от летучих органических веществ не представляет труда: в перегонный куб добавляют марганцовокислый калий, легко окисляющий эти вещества в нелетучие соединения. Но избежать действия воды на стенки перегонного аппарата из обычного материала нельзя. Поэтому воду, полученную после первой перегонки с марганцовокислым калием в обычном аппарате (медном, лужёном, оловянном, стеклянном или фарфоровом), вновь перегоняют, пользуясь приборами, сделанными из платины, на которую вода не действует.

Полученная таким путём вода содержит в себе только растворённый воздух. Для удаления его воду долго кипятят, а затем охлаждают в безвоздушном пространстве. Такая вода уже совершенно чиста. Хранится она в запаянных платиновых сосудах, без доступа воздуха.

Размещено на Allbest.ru