Основные технологии защиты гидросферы кратко

Обновлено: 08.07.2024

Поверхностные воды охраняют от засорения (загрязнения крупным мусором), загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др. Истощение поверхностных вод предотвращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.

Важнейшая и наиболее сложная проблема — защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:

развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;

очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;

очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Главный загрязнитель поверностных вод — сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения.

При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод. При таком способе водоподготовки сточные воды все время находятся в обороте и попадание их в поверхностные водоемы полностью исключено.

Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод — до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов (рис. 1). Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.

Рис. 1. Схема устройства радиального отстойника: входная труба; 2 — отводящая труба; 3 — шламосборник; 4 — канал вывода шлама; 5 — механический скребок

На рис. 1 показан отстойник сильнозагрязиенных промстоков, которые до его сооружения сливались на открытый грунт. Сверху видна полимерная масса, похожая на лед. Эта масса выжигается непосредственно на поверхности пруда на открытом воздухе, загрязняя атмосферу. Определенная часть загрязняющих веществ из отстойника просачивается в нижележащие водоносные горизонты. По этим причинам подобную утилизацию вредных отходов производства нельзя считать экологически безопасной и следует рассматривать лишь как временную меру.

Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод.

К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором — различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.

При физико-химической очистке используются:

коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и пр.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

сорбция - способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение. Методом сорбции возможно извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующая их утилизация;

флотация — пропускание через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно-активные вещества, нефть, масла и другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.

Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используется биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и в искусственных сооружениях (аэротенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы).

Традиционными сооружениями очистки бытовых и некоторых видов промышленных сточных вод являются аэротенки — специальные закрытые резервуары, по которым медленно пропускают стоки, обогащенные кислородом и смешанные с активным илом. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофных микроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесени, дрожжей, водных грибов, коловраток и др.), а также твердого субстрата.

В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод:

электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;

мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электродиализ и др.);

магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;

радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;

озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы;

внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования, и др.

Известно, что значительную роль в заражении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих: 1) соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов; 2) очаговую и ленточную обработку пестицидами вместо сплошной; 3) внесение удобрений в виде гранул и по возможности вместе с поливнойводой; 4) замену ядохимикатов биологическими способами за щиты растений, и т. д.

Очень сложна утилизация животноводческих стоков, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, при которой вредные стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом тверда: часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая часть (навозная жижа) концентрацией до 18% проходит через реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этого биогаза используют для производства тепла и энергии.

Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение) (рис. 2). При этом способе о падает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

Однако, по мнению многих ведущих специалистов, данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных вод, не поддающихся очистке существующими технологиями. Эти опасения связаны с тем, что очень трудно оценить возможные экологические последствия усиленного заводнения даже хорошо изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. К тому же технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения удаляемых высокотоксичных промстоков на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные пространства скважин.

Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и агротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также образование эрозий, оползней, обрушение берегов т. д. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить объем, загрязненного поверхностного стока, и будет способствовать чистоте водоемов. В этой связи огромное значение придается снижению процессов эвтрофикации водоемов, в частности водохранилищ, гидротехнических каскадов. Ширина водоохранной зоны рек может составлять от 0,1 до 1,5—2,0 км, включая пойму реки, террасы и склон коренного берега. Назначение водоохранной зоны позволяет предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. В пределах водоохранных зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и др.

Поверхностная гидросфера органично связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и с другими компонентами окружающей природной среды. Учитывая неразрывную взаимосвязь всех ее экосистем, невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнения атмосферы, почв, подземных вод и др.

Для защиты поверхностных вод от загрязнения в ряде случаев необходимо идти на радикальные меры: закрытие или перепрофилирование загрязняющих производств, полный перевод сточных вод на замкнутый цикл водопотребления и т. д. Так, например, кардинальное решение проблемы предотвращения загрязнения Байкала состоит не в том, чтобы сбрасывать в него даже хорошо очищенные, но все же губительные для водных организмов промстоки и пылегазовые выбросы, а в том, чтобы полностью исключить их попадание в озеро и в атмосферу.

Основные мероприятия по защите подземных вод, проводимые в настоящее время, заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и для поверхностных вод, эта большая и сложная проблема может быть успешно решена лишь в неразрывной связи с охраной всей окружающей природной среды.

Для борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения, предусматривают различные меры, в том числе: регулирование режима водоотбора подземных вод; более рациональное размещение водозаборов по площади; определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин.

В последние годы для предупреждения истощения подземных вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода поверхностного стока в подземный. Пополнение осуществляется путем инфильтрации (просачивания) воды из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища) в водоносные пласты. Подземные воды получают при этом дополнительное питание, что позволяет увеличивать производительность водозаборов без истощения естественных запасов.

Меры борьбы с загрязнением подземных вод: подразделяют на: 1) профилактические и 2) специальные, задача которых — локализовать или ликвидировать очаг загрязнения.

Ликвидировать очаг загрязнения, т. е. извлечь из подземных вод и горных пород загрязняющие вещества, весьма сложно, на это могут уйти многие годы. Поэтому профилактические меры являются главными в природоохранных мероприятиях. Предотвратить загрязнение подземных вод можно различными путями. Для этого совершенствуют методы очистки сточных вод, чтобы исключить попадание загрязненных стоков в подземные воды. Внедряют производства с бессточной технологией, тщательно экранируют чаши бассейнов с промышленными стоками, снижают опасные газодымовые выбросы на предприятиях, регламентируют использование пестицидов и удобрений на сельскохозяйственных работах и т. д.

Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной охраны.

Зоны санитарной охраны (ЗСО) — это территории вокруг водозаборов, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод. На их территории запрещается размещение любых объектов, могущих вызвать химическое или бактериальное загрязнения (шламохранилища, животноводческие комплексы, птицефабрики и т. д.). Запрещается также использование минеральных удобрений и пестицидов, промышленная рубка леса. Ограничивается или запрещается и другая производственная и хозяйственная деятельность человека.

Специальные мероприятия по защите подземных вод от загрязнения направлены на 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 из специальных скважин.

Мероприятия по защите подземных вод от истощения и загрязнения проводятся в общем комплексе природоохранных мер.

Ты — величайшее в мире богатство, но и самое непрочное — ты, столь чистая в недрах земли. Можно умереть подле источника, если в нем есть примесь магния. Можно умереть в двух шагах от солончакового озера. Можно умереть, хоть и есть два литра росы, если в нее попали какие-то соли. Ты не терпишь примесей, не выносишь ничего чужеродного, ты — божество, которое так легко спугнуть…
Но ты даешь нам бесконечно простое счастье. (Антуан де Сент-Экзюпери Планета людей, VII. В сердце пустыни. Пер. с фр. Норы Галь)

Вода – одно из наиболее важных веществ на Земле, от которого зависит состояние животного и растительного мира. Это самая распространенная неорганическая составляющая живой материи. У человека вода составляет 63% массы тела, у грибов – 80%, у медуз – 98%, в растениях содержится до 95% воды. Семена растений, в которых содержание воды не превышает 10%, представляют собой формы замедленной жизни. Такое же явление – ангидробиоз – наблюдается у некоторых видов беспозвоночных, которые при неблагоприятных внешних условиях могут потерять большую часть воды из своих тканей и сохранить жизнеспособность.

Вода в природе находится в непрерывном круговороте – все время расходуется и возобновляется.

Роль воды

Вода играет существенную роль как в биологических процессах, так и в климатических. Вода является универсальным растворителем химических веществ. Значительная роль воды на планете обусловлена ее физическими свойствами.

Вода обладает большой теплоемкостью 4,18 Дж/г·К (теплоемкость воздуха 1,009 Дж/г·К). В природных условиях вода медленно остывает и медленно нагревается, являясь регулятором температуры на Земле.

Плотность воды максимальна при 3,98°C и составляет 1,0 г/см 3 . Плотность воды уменьшается как при повышении, так и при понижении температуры. Эта аномалия обусловливает возможность жизни в водоемах, замерзающих в зимнее время. Так как лед легче воды (его плотность ниже), он располагается на поверхности и защищает лежащие ниже слои воды от промерзания. При дальнейшем понижении температуры увеличивается толщина слоя льда, но температура воды подо льдом остается на уровне ~4°C, что позволяет водным организмам сохранять жизнь.

Основные источники загрязнения гидросферы

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств, увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Подсчитано, что ежегодно в мире сбрасывается более 420 км 3 сточных вод.

• промышленные сточные воды;
• хозяйственно-бытовые сточные воды;
• дренажные воды с орошаемых земель;
• сельскохозяйственные поля и крупные животноводческие комплексы;
• водный транспорт.

1. биологические загрязнители: микроорганизмы – вирусы, бактерии; растения – водоросли; дрожжи, плесневые грибки;
2. химические загрязнители: наиболее распространенными загрязнителями являются нефть и нефтепродукты, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины, фенолы, аммонийный и нитритный азот и др.;
3. физические загрязнители: радиоактивные элементы, взвешенные твердые частицы, шлам, песок, ил, тепло и др.

Виды загрязнения воды

Химическое загрязнение может быть органическим (фенолы, пестициды), неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец), нетоксичным. Эвтрофикация – явление, связанное с поступлением в водоемы большого количества биогенных элементов (соединений азота и фосфора) в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства.

В России концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК во многих водных объектах (табл. 6). При осаждении на дно водоемов вредные вещества сорбируются частицами пород, окисляются – восстанавливаются, выпадают в осадок. Однако, как правило, полного самоочищения не происходит.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших, грибов и т.д.

Физическое загрязнение может быть радиоактивным, механическим, тепловым.

Очень опасно содержание в воде радиоактивных веществ даже в малых концентрациях. Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов и т.д. В подземные воды радиоактивные элементы попадают в результате их выпадения с осадками на поверхность земли и последующего просачивания вглубь земли, либо в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (шлам, песок, ил и др.), которые могут значительно ухудшать органолептические показатели.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры природных вод в результате их смешивания с технологическими водами. Температура сточных вод ТЭС, АЭС выше температуры окружающих водоемов на 10ºC. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, выделению ядовитых газов – Н₂S, СН₄. Происходит цветение воды, ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны.

Экозащитные мероприятия

• Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения – создание замкнутого цикла использования производственных и бытовых сточных вод, когда сточные воды все время находятся в обороте, и попадание их в поверхностные водоемы исключено.
• Очистка сточных вод.
• Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Главный загрязнитель поверхностных вод – сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод является актуальной и экологически важной задачей.

Способы очистки сточных вод

• Механическая очистка
• Физико-химическая очистка
• Биологическая очистка

Механическая очистка

• процеживание,
• отстаивание,
• обработка в поле действия центробежных сил,
• фильтрование.

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. Применяют для удаления из сточных вод крупных и волокнистых включений (сточные воды целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности). Ширина зазоров составляет 10–20 мм.

Отстаивание основано на свободном оседании примесей с плотностью ρ > ρ воды или всплытии примесей с ρ Пестов Сергей 2013 (c)

Гидросфера представляет собой одну из геологических оболочек нашей планеты. Она включает в себя океаны, моря, все водные объекты суши (реки, озера, болота и водохранилища), подземные воды, ледники и снежный покров. Основным компонентом гидросферы является вода.

За прошлый век потребление человечеством воды выросло более чем в 10 раз. Такое потребление может приводить к обмелению рек и озер. Так понизился уровень Аральского моря, так как впадающие в него реки Амударья и Сырдарья стали менее полноводными из-за использования их вод для орошения полей.

Большую опасность, чем дефицит воды, представляет собой загрязнение гидросферы. Человечество превращает огромное количество чистой воды в сточные воды, загрязненные его бытовыми, промышленными и сельско-хозяйственными отходами. Постройка очистных сооружений во многом решает эту проблему, однако по-прежнему происходят сбросы в реки, озера, моря и океаны. В Мировом океане наибольшему загрязнению подверглись прибрежные зоны и судоходные пути.

Загрязнение водных ресурсов. Типы загрязнения

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.

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Водоемы загрязняются поверхностными стоками (смывы с земной поверхности) и сточными водами. Основными источниками загрязне­ний являются жилищно-коммунальное хозяйство, промышленность и сельское хозяйство.

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.

Защита гидросферы. Методы и средства защиты

Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки промышленных выбросов.

В отличие от рассеивания выбросов в атмосфере разбавление и снижение концентраций вредных веществ в водоемах происходит хуже, водная среда более ранима и чувствительна к загрязнениям.

Для защиты гидросферы от вредных сбросов применяются сле­дующие методы и средства:

* рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода;

* разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций с применением специально организованных и рассредоточенных выпусков;

* использованием средств очистки стоков.

Методы очистки сточных вод можно подразделить на:

1.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.

Механическая очистка сточных вод от взвешенных веществ (твердых частиц, частиц масло-, жиро- и нефтепродуктов) осуществля­ется :

* обработкой в поле центробежных сил;

-Процеживание применяют для удаления из сточной воды крупных и волокнистых выделений. Процесс реализуют на вертикальных и на­клонных решетках с шириной прозоров 15*20 мм и на волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит.

-Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) приме­сей с плотностью, большей (меньшей) плотности воды. Процесс отстаи­вания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях.

-Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроциклонах. Механизм действия гидроциклонов аналогичен меха­низму действия газоочистных циклонов. Под действием центробежной силы, возникающей во вращающемся потоке, происходит более интенсивное отделение взвешенных частиц от потока воды.

- Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей как на начальной, так и конечной стадиях очистки.

Часто используют зернистые фильтры из несвязанных или связанных между собой частиц.

В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п.

-Флотация заключается в обволакивании частиц примесей мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на по­верхность, где образуется слой пены. В зависимости от способа образо­вания пузырьков различают флотацию пневматическую (напорную, ва­куумную),

пенную, химическую, вибрационную, биологическую, элек­трофлотацию.

На практике наибольшее распространение получила пневматическая, которая основывается на уменьшении растворимости газа в воде при снижении его давления.

При резком снижении давления происходит выделение из воды излишнего воздуха в виде пузырьков.

Если вода с атмосферным давлением направляется в камеру под вакуумом, такая флотация называется вакуумной; если из −под напора в открытую камеру, − напорной.

Флотация осуществляется во флотационных камерах.

2.Физико-химические методы применяют для удаления из сточной воды растворимых примесей (солей тяжелых металлов, цианидов, фтори­дов и др.), а в ряде случаев и для удаления взвесей.

Как правило, физико­-химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных ве­ществ. Из физико-химических методов наиболее распространены электрофлотационные, коагуляционные, реагентные, ионообменные и а также метод с использованием электролиза и др.

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.

-Электрофлотация находит широкое применение наряду с пневматической флотацией для удаления маслопродуктов и мелкодисперсных взвесей.

Она осуществляется путем пропускания через сточную воду электрического тока, возникающего между парами электродов (железные, стальные, алюминиевые).

В результате электролиза воды образуются пузырьки газа, прежде всего легкого водорода, а также кислорода, которые обволакивают частички взвесей и способствуют их быстрому всплытию на поверхность.

Электрофлотация осуществляется в электрофлотационных установках.

-Коагуляция - это физико-химический процесс укрупнения мель­чайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил мо­лекулярного

притяжения. В качестве веществ-коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, хлорид железа (II) и др.

В результате коагулирования устраняется мутность воды.

В качестве веществ − коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, хлорид железа, сульфат железа и др.

Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в камерах, откуда вода направляется в отстойники, где хлопья отделяются отстаиванием. Необходимые для коагулирования ионы алюминия или железа иногда получают электрохимическим путем.

-Сущность реагентного метода заключается в обработке сточных вод химическими веществами - реагентами, которые, вступая в химиче­скую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют не­токсичные или нерастворимые соединения. Последние затем могут быть удалены одним из описанных выше методов удаления взвесей и освет­ления воды. Этот метод находит применение для очистки сточных вод от солей металлов, цианидов, хлоридов, фторидов и т.д.

Разновидностью реагентного метода является процесс нейтрализации сточных вод.

-Ионообменная очистка заключается в пропускании сточных вод через ионообменные смолы, которые подразделяются на катионитовые, имеющие подвижные и способные к обмену катионы (чаще всего водо­рода Н+), и анионитовые, имеющие подвижные и способные к обмену анионы (чаще всего гидроксильную группу ОН ). При прохождении сточной воды через смолу подвижные ионы смолы заменяются на ионы соответствующего знака токсичных примесей.

-Биологическая очистка 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).

Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и производственных сточных вод.

Биологическую очистку ведут или в естествен­ных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пру­ды), или в специальных сооружениях: аэротенках, биофильтрах, биологических прудах.

В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления.

Аэротенки представляют собой открытые резервуары с системой коридоров, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с актив­ным илом, который затем отделяется от воды в отстойниках.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Биофильтр- это сооружение, заполненное загрузочным (крупнозернистым) материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается био­логическая пленка, состоящая из прикрепленных форм микроорганизмов.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства – одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

5.Список используемой литературы:

1. А. О. Селиванов. Изменчивая гидросфера Земли. Москва, Знание, 1990.

2. Ю. В. Новиков. Экология, окружающая среда и человек. Москва, Фаир, 1999.

5. Константинов В.М. Охрана природы – М.: Академия, 2000, с. 75-99.

редакцией Соколова В.Н. Москва: Стройиздат, 1992 г.

7. Пузанова Т. А. Экология. Экономика, 2010.

Вода и экология планеты взаимосвязаны, т.к. многие виды загрязнителей так или иначе проникают в гидросферу. Они выпадают с осадками, вымываются с почвы, сливаются предприятиями и т.д.

Гидросфера, загрязнение которой достигло критического уровня, важна не только для человека, но и для других форм жизни на планете. Во многих странах загрязнение водоемов, ранее использовавшихся для забора пресной воды, уже создало дефицит данного ресурса.

Строение и функции гидросферы

Гидросфера Земли — это термин, который используется для описания совокупности всех водных запасов планеты. В него входят не только пресноводные и соленые водоемы, расположенные на поверхности, но также подземные источники и вода, находящаяся в парообразном и замерзшем состоянии. На планете непрерывно происходит круговорот воды.

Сотни тонн воды каждый день испаряются с поверхности Мирового океана. Одна часть здесь же выпадает в виде дождя, а другая относится ветрами на континенты. Попавшая из Мирового океана жидкость питает подземные источники, испаряется или же возвращается обратно благодаря рекам.

Гидросфера является важнейшей составляющей живой и неживой природы. В каждой клетке любого организма присутствует запас воды. Без данного компонента становятся невозможными обменные процессы. Кроме того, вода необходима для поддержания существующих климатических условий на планете. Фазовые превращения сопровождаются выделением или поглощением тепла.

Вода, присутствующая в атмосфере, создает парниковый эффект, повышающий температуру на планете в среднем на 18°C. Кроме того, поддержанию климатических условий, пригодных для жизни, способствуют существующие подводные течения, которые переносят разогретые экваториальные воды к полюсам.

Состав

Запасы воды на планете составляют 1 454 000 тыс. кв3. Распределены они неравномерно. Примерно 94-96 % запаса представлено солеными водами Мирового океана. По оценкам специалистов, объем всех океанов равен примерно 1370 млн. км3. На подземную часть гидросферы приходится до 4 % запасов. Объем данных резервуаров составляет 60 млн. км3. Пресные континентальные воды и ледники составляют не более 2 % общего объема.

Виды загрязнений

Все источники загрязнения водоемов можно условно разделить на естественные и антропогенные. Первая группа является наименее опасной, т.к. область поражения всегда незначительна. Можно выделить не так много естественных загрязнителей гидросферы.

К ним можно отнести:

• выбросы при извержениях вулканов,
• растворение продуктов жизнедеятельности организмов:
• разложение мертвых животных и растений,
• размывание прибрежной почвы.

Существующий круговорот жидкости в природе обеспечивает ее очищение и быструю ликвидацию последствий любого естественного загрязнения.

Антропогенное загрязнение является результатом хозяйственной деятельности человека. Оно более опасно, т.к. приводит к изменению химического состава воды, провоцирует повышение температуры и т.д.

Океанов и морей

В мировой океан с водами рек попадают все виды загрязнений:

• химические,
• механические,
• тепловые,
• биологические,
• радиоактивные и т.д.

Причины загрязнения тяжелыми металлами и токсичными химическими веществами кроются в сбросе отработанных стоков нефтяными предприятиями.

В отходах промышленного и химического производства в больших количествах содержатся соли тяжелых металлов:

• железо,
• свинец,
• ртуть,
• медь,
• мышьяк и т.д.

Данные вещества не всегда приводят к гибели представителей флоры и фауны. Многие виды рыб и моллюсков могут их накапливать. Это увеличивает вред, наносимый окружающей среде.

Источником загрязнения радиоактивными веществами выступают атомные электростанции. Вредные вещества могут попадать в реки, а затем в океаны не только при сбросе отработанных охладительных жидкостей, но и во время техногенных катастроф разного масштаба. Второй вариант является наиболее опасным.

Вода в Мировом океане активно загрязняется из-за утечек нефти и нефтепродуктов, а также сбросов отработанного машинного масла. Устранить или минимизировать экологические последствия подобных катастроф почти невозможно. Данные вещества препятствуют проникновению света в толщу и снижают уровень насыщения вод кислородом. Это приводит к гибели большого количества рыб и других организмов. Известны случаи, когда из-за данных отходов погибали целые колонии водоплавающих птиц.

Океанические течения приводят к тому, что на отдельных участках скапливается пластиковый мусор, который не разлагается и не может утонуть. Механическое загрязнение Тихого океана приобрело угрожающий характер еще 50 лет назад. Приблизительный вес самого крупного мусорного острова составляет около 130 тонн.

Рек и озер

Опасность представляет пластиковый мусор. Он имеет длительный период разложения, поэтому может накапливаться в реках и озерах длительное время. В Азии, Африке и Индии многие водоемы превратились в мусорные свалки из-за систематического сброса бытовых отходов.

Водная экология крупных рек во многих странах находится в плохом состоянии. В России особенно сильно загрязнены реки в Амурской области, Дагестане, Бурятии, Приморском крае и в некоторых других регионах. Точные масштабы загрязнения крайне сложно оценить из-за того, что нередко исследования по оценке содержания вредных примесей в российский лабораториях не проводятся.

К неорганическим загрязнителям озер и рек относятся охладители, отличающиеся высокой температурой. Вода в качестве охладителя используется на промышленных предприятиях и электростанциях. Когда происходит сброс большого количества охладителя, температура в водоеме может стремительно повыситься.

Проблема загрязнения пресных водоемов стоками остро стоит во многих странах мира. Канализационные стоки крайне опасны для флоры и фауны озер, рек и морей, т.к. представляют собой смесь продуктов жизнедеятельности человека и различных химикатов.

Загрязнение пресных водоемов удобрениями синтетического происхождения уже приобрело угрожающий характер , т.к. данные вещества применяют почти повсеместно для получения более обильных урожаев.

С поверхности почвы опасные соединения вымываются дождями. Нитраты и фосфаты, содержащиеся в повышенных количествах в синтетических удобрениях, оказывает неблагоприятное действие на организм рыб и животных.

Опасность загрязнения сельскохозяйственными стоками природных водоемов и водохранилищ заключается в том, что данные вещества являются удобрением для фитопланктона. Из-за роста числа фитопланктона светопроницаемость стремительно снижается. Это приводит к гибели других водорослей. Сложные формы жизни быстро исчезают. Озера и пруды, в которые попадают в больших количествах удобрения, быстро превращаются в болота.

Кислотные дожди появляются в результате работы нефтеперерабатывающих заводов, электростанций, химических и металлургических предприятий. Заводы и фабрики выбрасывают высокотоксичные газы, в составе которых присутствуют оксиды азота и серы. Соединяясь с кислородом, данные токсические вещества образуют азотную и серную кислоты, которые затем выпадают в виде осадков. Кислотные дожди ведут к усилению загрязнения водоемов. Такие осадки становятся причиной вымывания из почвы большого количества токсичных веществ, которые в дальнейшем попадают в реки, пруды и озера.

Подземных вод

Загрязнение подземных вод может происходить при размывании почв, которые регулярно удобряются синтетическими веществами. Проникновение вредоносных радиоактивных и токсичных веществ в грунтовые воды нередко происходит при неправильном хранении отработанных отходов ядерного и химического производства.

Особую опасность для подземных вод представляют отработанные шахты, в т.ч. урановые. Во многих регионах, когда люди прекращают добычу полезных ископаемых, шахты и карьеры оставляются открытыми. Данный фактор нередко имеет решающее значение, так как в разы за короткий период повышает загрязненность местных подземных вод. Шахты и карьеры быстро наполняются грунтовыми водами. Происходит размывание пород и многие вредоносные вещества проникают сначала в грунтовые, а затем и поверхностные воды.

Основные источники загрязнения

Антропогенные загрязнения чрезвычайно разнообразны и в большинстве случаев накладываются друг на друга. Основные причины загрязнения кроются в попадании в водоемы неочищенных канализационных стоков, твердых отходов, остатков пестицидов и удобрений, а также других элементов. Главная роль в повышении химического загрязнения отводится нефтегазовой и химической промышленности. Второе место занимает сельское хозяйство. На третьем месте стоят бытовые стоки и отходы.

Методы очистки

Во многих развитых странах охрана гидросферы и защита воды, которую можно использовать для обеспечения бытовых нужд людей, стоит остро. Очистки стоков механическими, химическими, биологическими и другими методами является шагом к сохранению водных ресурсов. В развитых странах для получения наилучшего результата используется сразу несколько видов очистки сточных вод.

Механические

К механическим методам очистки относится отстаивание, процеживание и фильтрация. Химические реагенты и высокие температуры не применяются. Эти способы очистки позволяют удалить не только крупные загрязнители, но и нерастворенные органические и минеральные примеси. Данные методы сейчас используются в качестве предварительной очистки.

Химические

В ряде случаев для очистки стоков требуется использование химических реагентов. В ходе реакций сложные загрязнители расщепляются на простые и безопасные вещества. Такими методами проводится нейтрализации щелочей и кислот. Очистка стоков может проводиться электрохимическим способом, позволяющим провести окисление и выведение примесей тяжелых металлов.

Физико-химические

Существует немало физико-химических способов устранения загрязнений из стоков.

К таким методам относятся:

• флотация,
• эвапорация,
• ионный обмен,
• коагуляция,
• дезактивация,
• диализ,
• обессоливание,
• кристаллизация,
• сорбции,
• экстракции.

Данные технологии предполагают использование сочетания химических реагентов и физических способов воздействия.

Биологические

Биологическая очистка проводится за счет питания ряда микроорганизмов, которые способны расщеплять в процессе своей жизнедеятельности многие сложные вещества, содержащиеся в стоках.

Хороший эффект дает отстаивание стоков в специальных искусственных водоемах. Кроме того, к таким биологическим методам относится процедура взаимодействия активного ила и прошедших механическую очистку стоков. Сейчас активно применяются биологические фильтры, позволяющие устранить нежелательную микрофлору.

Физические

К физическим методам очистки относится использование фильтров разной степени чувствительности. К таким методам также относится воздействие электрическими токами, низкими и высокими температурами и ультрафиолетовая дезинфекция.

Последствия

Все последствия загрязнения воды можно условно разделить на обратимые и необратимые. Если количество поступающих в водоем отравляющих веществ невелико, природные механизмы очистки позволяют обезвредить загрязнение. При систематическом сбросе стоков отравляющие вещества накапливаются.

Загрязнение пресноводных водоемов приводит к нехватке питьевой воды. В озерах растет численность патогенных микроорганизмов, т.к. отмершие растения и животные являются для них хорошей питательной средой.

Загрязнение пресноводных водоемов, из которых проводится забор в городские системы водоснабжения, самым негативным образом отражается на состоянии здоровья людей.

Сильное загрязнение рек и озер провоцирует массовую гибель малька. Повышенное содержание токсинов в водоемах приводит к массовой гибели перелетных птиц, а также животных, приходящих на водопой.

Читайте также:

  
• Структура целей организации ее миссия классификация предприятий кратко
  
• Гуманизация системы воспитания в современной школе
  
• Основные виды травм у детей младшего школьного возраста первая медицинская помощь
  
• Дисгармоничные типы воспитания в семье кратко
  
• Внутренняя политика турции кратко