Состояние водных объектов и методы очистки водоемов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Состояние водных объектов и экономические способы сохранения количества чистой воды

Введение

экологический очистка водопользование

Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% - сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10-12 суток, обновляются воды рек (1). Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

Однако загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды - важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.

В данном реферате мы рассмотрим особенности состояния водных объектов и способы сохранения чистой воды.

1. Антропогенное влияние на состояние водных объектов

Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 - 35 тыс. км пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км очищенной сточной воды "портит" 10 км речной воды, а не очищенной - в 3-5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии -1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды - сель- ское хозяйство: на его нужды уходит 70--80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15 -17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению (3, с. 82).

Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ , Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока. Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток.

В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал, - на 11 - 20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю - на 23%, к Аральскому - на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м. (3, с. 85)

Ограниченные и даже скудные во многих странах запасы пресных вод значительно сокращаются из-за загрязнения. Обычно загрязняющие вещества разделяют на несколько классов в зависимости от их природы, химического строения и происхождения.

Органические материалы поступают из бытовых, сельскохозяйственных или промышленных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде достаточно и количество отходов невелико, то аэробные бактерии довольно быстро превращают их в сравнительно безвредные остатки. В противном случае деятельность аэробных бактерий подавляется, содержание кислорода резко падает, развиваются процессы гниения. При содержании кислорода в воде ниже 5 мг на 1 литр, а в районах нереста - ниже 7 мг многие виды рыб погибают.

Болезнетворные микроорганизмы и вирусы содержатся в плохо обработанных или совсем не обработанных канализационных стоках населенных пунктов и животноводческих ферм. Попадая в питьевую воду, патогенные микробы и вирусы вызывают различные эпидемии, такие, как вспышки сальмонеллиоза, гастроэнтерита, гепатита и др. В развитых странах в настоящее время распространение эпидемий через общественное водоснабжение происходит редко. Могут быть заражены пищевые продукты, например овощи, выращиваемые на полях, которые удобряются шламами после очистки бытовых сточных вод (от нем. Schlamme - буквально грязь). Водные беспозвоночные, например устрицы или другие моллюски, из зараженных водоемов служили часто причиной вспышек брюшного тифа.

Питательные элементы, главным образом соединения азота и фосфора, поступают в водоемы с бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Увеличение содержания нитритов и нитратов в поверхностных и подземных водах ведет к загрязнению питьевой воды и к развитию некоторых заболеваний, а рост этих веществ в водоемах вызывает их усиленную эвтрофикацию (увеличение запасов биогенных и органических веществ, из-за чего бурно развиваются планктон и водоросли, поглощая весь кислород в роде) (1, с. 29).

К неорганическим и органическим веществам также относятся соединения тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды (ядохимикаты), синтетические детергенты (моющие средства), фенолы. Они поступают в водоемы с отходами промышленности, бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Многие из них в водной среде либо вообще не разлагаются, либо разлагаются очень медленно и способны накапливаться в пищевых цепочках.

Увеличение донных осадков относится к одному из гидрологических последствий урбанизации. Их количество в реках и водоемах постоянно возрастает из-за эрозии почв в результате неправильного ведения сельского хозяйства, сведения лесов, а также зарегулированности речного стока. Это явление приводит к нарушению экологического равновесия в водных системах, пагубно действует донные организмы.

Источником теплового загрязнения служат подогретые сбросные воды теплоэлектростанций и промышленности. Повышение температуры природных вод изменяет естественные условия для водных организмов, снижает количество растворенного кислорода, изменяет скорость обмена веществ. Многие обитатели рек, озер или водохранилищ гибнут, развитие других подавляется.

Еще несколько десятилетий назад загрязненные воды представляли собой как бы острова в относительно чистой природной среде. Сейчас картина изменилась, образовались сплошные массивы загрязненных территорий.

Нефтяное загрязнение Мирового океана, несомненно, есть самое распространенное явление. От 2 до 4% водной поверхности Тихого и Атлантического океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой. В морские воды ежегодно поступает до 6 млн. т нефтяных углеводородов. Почти половина этого количества связана с транспортировкой и разработкой месторождений на шельфе. Континентальное нефтяное загрязнение поступает в океан через речной сток. Реки мира ежегодно выносят в морские и океанические воды более 1,8 млн. т нефтепродуктов.

В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а при разливах толщина нефтяного покрытия вначале может составлять несколько сантиметров. С течением времени образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть. Одни рыбы от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодны для употребления в липцу из-за неприятного запаха и вкуса (3, с. 91).

Все компоненты нефтитоксичны для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса стих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. Ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, которые вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы, например бензпирен. Сейчас получены многочисленные доказательства наличия мутагенных эффектов загрязненной морской среды. Бензпирен активно циркулирует по морским пищевым цепочкам и попадает в пищу людей.

Наибольшие количества нефти сосредоточены в тонком приповерхностном слое морской воды, играющем особенно важную роль для различных сторон жизни океана. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль "детского сада" для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Претерпевают изменения процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, меняется отражательная способность (альбедо) морской воды.

Хлорированные углеводороды, широко применяемые в качестве средств борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан. ДДТ и его производные, полихлорбифенилы и другие устойчивые соединения этого класса сейчас обнаруживаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко растворимы в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Будучи ксенобиотиками, т. е. веществами полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих "потребителей" и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остротоксичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы, многие из которых обладают токсичными свойствами. Общая величина речного стока составляет 46 тыс. км воды в год. Вместе с ним в Мировой океан поступает до 2 млн. т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно, переносится через атмосферу (2, с. 176).

По своему токсичному действию в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы ртути. Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или в моллюсках соединения метилированной ртути представляют прямую угрозу жизни и здоровью людей. Вспомним хотя бы печально известную болезнь "минамато", получившую название от японского залива, где так резко проявилось отравление местных жителей ртутью. Она унесла немало жизней и подорвала здоровье многим людям, употреблявшим в липцу морские продукты из этого залива, на дне которого накопилось немало ртути от отходов близлежащего комбината.

Ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым морские продукты питания, но и самым пагубным образом влияют на обитателей моря. Коэффициенты накопления токсичных металлов, т. е. концентрация их на единицу веса в морских организмах по отношению к морской воде, меняются в широких пределах - от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организмов. Эти коэффициенты показывают, как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных, планктонных и других организмах.

Масштабы загрязнения продуктов морей и океанов так велики, что во многих странах установлены санитарные нормы на содержание в них тех или других вредных веществ. Интересно отметить, что при концентрации ртути в воде, только в 10 раз большей ее естественного содержания, загрязнение устриц уже превышает норму, установленную в некоторых странах. Это показывает, как близок тот предел загрязнения морей, который нельзя переступить без вредных последствий для жизни и здоровья людей.

Однако последствия загрязнения опасны прежде всего для всех живых обитателей морей и океанов. Эти последствия разнообразны. Первичные критические нарушения в функционировании живых организмов под действием загрязняющих веществ возникают на уровне биологических эффектов: после изменения химического состава клеток нарушаются процессы дыхания, роста и размножения организмов, возможны мутации и канцерогенез; нарушаются движение и ориентация в морской среде. Морфологические изменения нередко проявляются в виде разнообразных патологий внутренних органов: изменений размеров, развития уродливых форм. Особенно часто эти явления регистрируются при хроническом загрязнении.

Все это отражается на состоянии отдельных популяций, на их взаимоотношениях. Таким образом возникают экологические последствия загрязнения. Важным показателем нарушения состояния экосистем является изменение числа высших таксонов - рыб. Существенно изменяется фотосинтезирующее действие в целом. Растет биомасса микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона. Это характерные признаки эвтрофикации морс- ких водоемов, особенно они значительны во внутренних морях, морях закрытого типа. В Каспийском, Черном, Балтийском морях за последние 10-20 лет биомасса микроорганизмов выросла почти в 10 раз. В Японском море сущим бедствием стали "красные приливы", следствие эвтрофикации, при которой бурно развиваются микроскопические водоросли, а затем исчезает кислород в воде, гибнут водные животные и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.

Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост других обитателей моря.

Каким можно ожидать ближайшее будущее для Мирового океана, для важнейших морей?

В целом для Мирового океана ожидается на ближайшие 20-25 лет рост его загрязнения в 1,5-3 раза. Соответственно этому будет ухудшаться и экологическая ситуация. Концентрации многих токсических веществ могут достигнуть порогового уровня, затем наступит деградация естественной экосистемы (1). Ожидается, что первичная биологическая продукция океана может понизиться в ряде крупных районов на 20-30% по сравнению с нынешней.

Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика. Это безотходные и малоотходные технологии, превращение отходов в полезные ресурсы. Но потребуются десятилетия для воплощения идеи в жизнь.

2. Способы сохранения чистой воды

С увеличением загрязнения окружающей среды неорганическими и органическими веществами использование коротковолнового излучения стало особенно важным в процессе очистки от микроорганизмов. Метод очистки поверхностей, воздуха, успешно применяется в течении многих лет, но сегодня к уже существующим сферам его применения добавляются и новые, такие как очистка жидкостей (воды, пива, вина, молока), при производстве продуктов питания (хлеба, рыбы, мяса, сыра, консервов).

Технические условия и требования компетентных органов по контролю за состоянием воды или воды необходимой для той или иной организации для производства продукции, использования или потребления в хозяйственных нуждах. Нормы предприятий весьма различны, как и вода, которая используется для всевозможных нужд (2, с. 77).

Старые ГОСТы:

Для UV- обеззараживания воды требуется предварительная очистка воды. Очищенная артезианская и поверхностная вода до норм ГОСТ Р 51 232-98 "Вода питьевая ", СанПиН 2.1.4.559-96.

Питьевая вода, подлежащая UV- обеззараживанию, по физико-химическим свойствам должна соответствовать нормам ГОСТ 2874-82.

Условия эксплуатации установки должны соответствовать климатическому исполнению по УХЛ, категория 4 по ГОСТ 15150 - 69.

Показатели качества обеззараживаемой воды;

- цветность, градусы, не более 20;

- мутность, мг/л не более 1.5;

- содержание железа, мг/л не более 0.3;

Новые ГОСТы:

ГОСТ Р 51232-98 - вода питьевая, ГОСТ Р 51592 - 2000 Вода. Общие требования к отбору проб, ГОСТ Р 51593- 2000 - Вода питьевая. Отбор проб.
Методы очистки воды очень разнообразны. Мы приведем примерные методы существующие во всем мире водоподготовки и очистки воды.

Водоподготовка - обработка воды для приведения ее качества в соответствии с требованиями потребителей.

1.Водоочистка

2.Стабилизация

3.Фторирование

4.Умягчение

5.Опреснение

6.Обессоливание

Водоочистка

1.Осветление

2.Обесцвечивание

3.Обезжелезивание удаление солей основных (Fe2+, Fe3+)

4.Очистка от соединений Mn ( MnO2, MnCO2 и другие).

5.Обесфторивание ( NaF, и другие соединения F).

6.Обеззараживание.

7.Удаление растворимых газов ( О2, СO2, Н2S).

8.Удаление органических веществ.

9.UV - обеззараживание.

Каждый из пунктов требует особых пояснений, давайте рассмотрим их более или менее подробно.

Осветление и обесцвечивание воды - отстойники (осветлители), фильтры. Если удалены очень мелкие частицы, производится их коагуляция, для чего в воду перед подачей в очистные сооружения введены коагулянты АL2(SO4)3, FeSO4, FeCL3 и флокулянты полиакриломид, активную H2SiO3. При необходимости подщелачивания воды, в нее добавляют известь. В качестве фильтрующих материалов: кварцевый песок, антрацитовая и мраморная крошка, диатомит, фильтр - перлит др. (2)

Обезжелезивание - наиболее простой метод обезжелезивание подземных вод содержащих основные соли Fe2+ - упрощенная аэрация (продуванием воздухом) и фильтрование. Если аэрацию применить невозможно, в воду вводят окислители - CL2, KMnO4 или O3. Обезжелезивание с помощью катионитов производится при необходимости умягчения воды. Обезжелезивание поверхностных вод, содержащих в основном соли Fe 3+, производится в установках осветления с предварительным коагулированием, хлорированием или известкованием.

Очистка от соединений Mn - окисление; аэрация, совмещаемая с известкованием, действием Cl2, KMnO4, O3 или ClO2

Обесфторивание;соединения F (фтора) - адсорбируются активным AL2O3, гидроксилопатитом, AL(OH)3 или Mg(OH)2.

Обеззараживание; Cl2O3. Помните! Хлор - канцероген.

Растворенные газы CO2, CH4, удаляют аэрацией, O2 - вакуумированием или действием CO2, Na2SO3 и др. H2S - окислением или биохимически.

Органические вещества удаляют фильтрованием через активированный уголь.

В дальнейшем при водоподготовке для того, чтобы CaCO3 (кальций) не растворялся в воде и не выделялся из нее, производят стабилизацию воды. Стабильность воды оценивается по индексу насыщения карбонатом Ca, (индекс насыщения J по Ланжелье). J расчитывается, как разность значений pH обрабатываемой воды и воды при ее равновестном насыщении CaCO3. При J>0, когда на стенках осаждается CaCO3 - воду обрабатывают H4SO4 или HCl, Na6P6O18 или Na5P3O10. Корозионно-активную воду с отрицательным J стабилизируют добавлением СаО или Na2CO3 (подщелачивание), либо добавлением ингибиторов коррозии (Na6P6O18, Na5P3O10, Na2SiO3 и др.).

Фторирование - при содержании фтора ниже 0,5 мг/л, производится фторирование воды путем добавления Na2SiF6, (NH)4SiF6, NaF или добавлением кремнефтористоводородной кислоты, перед подачей воды в фильтры и осветлители или после очистных сооружений перед обеззараживанием.

Умягчение воды производят реагентным методом, осаждая Сa2+ и Mg2+ в виде малорастворимых соединений, либо ионным обменом их на Na+ или H+ на катионите. Реагенты CaO (известкование или декарбонизация воды); обработка СаО и Na2CO3 (известково-содовый способ); Na2CО3, фосфатами Na или солями Ва. Известкование применяется при необходимости одновременного снижения щелочности воды. Глубокое умягчение до остаточного содержания солей 0,04 - 0,05 мг/л производят нагреванием свыше 100?C в присутствии Na2HPO4, или Na3PO4. для устранения сульфатов можно использовать соли Ва, однако из-за токсичности - для питьевой воды не применяют.

Декарбонизация воды (когда ионов Ca2+ больше чем НСО3 ) либо известково-содовое умягчение (при содержании Mg2+ < 15мг/л), включаем осаждение CaCO3 иэвестью в вихревых реакторах и последующее доосветление воды на фильтре.

Обессоливание (опреснение) при содержания солей в воде меньше 1 мг/л применяются специальные методы при содержании в исходной воде более 10 г/л и остаточное содержание должно быть 1 - 50 мг/л - дистилляция в выпарных аппаратах, при исходящем содержании не более 3 г/л и остаточном 15-150 мг/л - ионный обмен, при исходящей 2,5 - 15 г/л и остаточное 0,5 - 1 г/л - электролиз в многокамерных аппаратах. При опреснении соленой воды от исходящей 3 - 35 г/л и остаточное содержание 0,3 - 1 г/л используют установки обратного осмоса.

Данные по анализу воды, полученной различными методами, %

Обеззараживание UV- облучением, при помощи бактерицидных установок, это экологически безопасная обработка воды. НО! Чистота воды - необходимое условие того, что обработка будет качественной. Коэффициент светопропускаемости должен быть высок настолько, насколько это возможно. При эксперименте вода, загрязненная приблизительно 300 000 бактерий на миллилитр, была приведена к качеству питьевой воды, то есть меньше 10 бактерий на миллилитр. В случае искусственно привнесенного осадка, (например диатомита, который сокращает коэффициент светопропускаемости излучения 254.7 нм до 74.4%, стало возможным сократить число бактерий от 350 000 на мл, после облучения до 70 на мл. (2)

Ситуация с оксидами меди аналогична другим осадкам.

Показатели качества обеззараженной воды:

- термотолерантные колиформы (или E.coli) в 100 мл - отсутствуют

- общие колиформы, в 100 мл - отсутствуют

- общее микробное число (ОМЧ), в 1 мл - не более 50

- споры сульфитредуцирующих клостридий. В 20 мл - отсутствуют

- колифаги, число БОЕ, в 100 мл - отсутствуют

- цисты лямблий, в 50 мл - отсутствуют

Применение для сточных вод

Для превращения сточных вод в питьевую воду требуется по крайней мере три или четыре стадии очистки:

1. механическая предочистка

2. предварительная фильтрация

3. химическая очистка (в случае необходимости)

4. биологическая очистка

5. бактерицидная очистка

Очистка сточных вод от болезнетворных спор и бактерий может происходить только после первых двух или трех стадий очистки, это связано с тем, что выходной продукт из сточных вод - еще не питьевая вода.

Для уничтожения болезнетворных бактерий может применяться только UV - дезинфекция, но результат будет отрицательный, если вода все еще будет иметь высокую степень загрязнения и, таким образом, будет сильно поглощать коротковолновый ультрафиолет.

Одним из наиболее реальных и высокоэффективных методов очистки воды от указанных загрязнений является озонирование. Озонирование воды позволяет существенно улучшить качество питьевой и очищенной сточной воды и решить проблемы:

здравоохранения - обеспечивается безопасность питьевой воды в санитарно-гигиеническом отношении и уменьшается вредное воздействие воды на здоровье человека, улучшаются условия проживания людей в районах экологических бедствий; и

экологии - используются экологически чистые методы очистки воды, улучшается экологическое состояние водоёмов и отсутствует губительное воздействие очищенных сточных вод на жизнедеятельность водоёмов.

Озонирование воды позволит кроме решения основных задач по улучшению качества очищенных сточных вод, упростить технологию подготовки природных вод. Наиболее широкое применение технология озонирования получила в области подготовки питьевой воды. В существующем многообразии методов и способов решения проблемы качественной очистки и обеззараживания воды озонирование является предпочтительным, что вызвано:

· трудностями решения проблем, связанных с образованием в очищенной воде в результате её хлорирования токсичных хлорорганических соединений;

· недостаточным количеством хлорреагентов, выпускаемых российской промышленностью;

· возможностью получения озона на месте применения;

· высокой активностью озона в отношении обеззараживания воды от бактерий и вирусов.

Озонирование можно применять как альтернативный метод очистки воды взамен традиционного хлорирования, в сочетании с хлором, перекисью водорода и другими окислителями, вместе с УФ-облучением, обработкой ультразвуком, фильтрацией с использованием песка, активированного угля, ионообменных смол. Наиболее традиционным является использование озона в конце технологической схемы. Для эффективного обеззараживания при этом необходимо создать концентрацию озона 0.4-1мг/л и поддерживать её в течение 4 минут. Озон можно использовать для предварительной обработки воды с целью перевода растворённых веществ в коллоидную форму с последующим осаждением на фильтрах, так как он обладает флокулирующим эффектом.

Преимущество озонирования состоит в том, что под действием озона одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а также устраняются запахи и привкусы воды и вообще улучшаются её вкусовые качества. Озон не изменяет натуральные свойства воды, так как его избыток (не прореагировавший озон) через несколько минут превращается в кислород. С одной стороны, это вызывает некоторые технические трудности, а с другой - создаёт определённые преимущества, так как даже при некотором передозировании остаточные количества его не могут быть велики и не требуют устранения. Остаточный озон в количестве 3.5-5 мг/л в течение 30 минут снижается до 0.2-0.3 мг/л.

Озонная обработка удаляет земляной привкус воды в результате снижения концентрации геосмина в 5-10 раз. Несмотря на появление у воды после обработки озоном нового вкусового компонента, суммарные вкусовые качества озонированной воды улучшаются.

Озон начали применять для дезинфекции питьевых вод раньше, чем хлор. Но несмотря на это озон ещё не нашёл достаточного распространения в технике водоподготовки, особенно в России. Основными причинами этого являлась, по видимому, нехватка электроэнергии, а также то, что химические и физические свойства водного раствора озона ещё мало изучены.

В настоящее время на ряде водоподготовительных установок в теплоэнергетике возникла также проблема интенсивного зарастания ионообменных фильтров биомассой. Не изменяя ионообменных свойств загрузки, биомасса увеличивает сопротивление загрузки, что приводит к существенному снижению скорости фильтрования.

Согласно литературным данным, для предотвращения развития биомассы и стерилизации фильтров применяют различные окислители, такие как активный хлор, содержащийся в электроактивированном растворе хлористого натрия, формальдегид, перуксусная кислота, хлорамин Т и др.

Механизм бактерицидного действия хлора и его кислородсодержащих соединений заключается во взаимодействии с составными частями клетки микроорганизма, в первую очередь с ферментами, что ведёт к нарушению обмена веществ в клетке и отмиранию микроорганизмов. В практике обработки воды применяют свободный хлор, соли хлорноватистой кислоты (гипохлориты) и диоксид хлора ClO₂. При растворении хлора в воде происходит гидролиз с образованием хлорноватистой и хлороводородной (соляной) кислот:

Cl₂+ H₂O HClO + HCl

Слабая хлорноватистая кислота в растворах диссоциирует с образованием гипохлорит-иона HClO H⁺+ ClO^-. Константа диссоциации при 18° С равна 3.7*10^-8. Таким образом, основными составляющими водных растворов хлора являются Cl₂, HClO, ClO^-, соотношение между которыми устанавливается в зависимости от рН. При рН=6-8, характерных для природной воды, в воде содержатся преимущественно хлорноватистая кислота и гипохлорит-ион, стандартные окислительные потенциалы которых составляют соответственно 1.63 и 0.4 V. Сравнение потенциалов показывает, что с повышением рН обеззараживающее действие хлора снижается. Поэтому хлорирование наиболее эффективно проводить при рН<7 или, во всяком случае, ввод хлора должен осуществляться до ввода каких-либо щелочных реагентов.

Как известно, сильным окислителем, применяемым для стерилизации воздуха, оборудования и питьевой воды, является озон. Озон разлагается с образованием кислорода, что позволяет называть его экологически безопасным реагентом. Поскольку энергообъекты, как и другие промышленные предприятия, должны решать свои проблемы экологически приемлемыми методами, представлялось целесообразным использовать в качестве окислителя при обработке ионитов именно озон.

Заключение

экологический очистка водопользование

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 - 35 тыс. км пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км очищенной сточной воды "портит" 10 км речной воды, а не очищенной - в 3-5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

В настоящее время лучшим способом сохранения воды является ее более качественная очистка. Человечество к сожалению не может перейти в настоящее время на замкнутый цикл водоснабжения, этого не позволяет уровень развития техники.

Список литературы

1. Анисимов А. Экология гидросферы. - М.: Владос, 2002.

2. Бобылев С.Н.,Ходжаев А.Ш. Экономика природопользования: Учебн. пособие для вузов. - М.: ТЕИС,1997.

3. Буренин О.В. Экология и экономика. - М.: Академия, 2003.

4. Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования :Учебн. для вузов. - М.: Закон и право ,1998.

5. Глухов В.В. Экономические основы экологии: Учебник. - СПб.: Специальная литература, 1996.

6. Кормилицын В.И., М.С. Цицкишвили, Ю.И. Яламов Основы экологии. - Москва, 1997.

7. Нестеров П.М., Нестеров А.П. Экономика природопользования и рынок. - М.: Логос, 1997.

8. Пыльнева Т.Г. Природопользование: Учебн. пособие для вузов. - М.:Финстатинформ,1997.

9. Экономика. / Под ред. А. С. Булатова. - М.: Бек, 2003.

10. Экономика / Под ред. В.Д. Камаева. - М.: Владос, 2001.

Размещено на Allbest.ru