Загрязнение гидросферы

    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.

    Схема устройства радиального отстойника: 
1 — входная труба; 2 — отводящая труба; 3 — шламосборник; 
4 — канал вывода шлама; 5 — механический скребок. 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 — пропуск через сточные  воды воздуха. 

    Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно-активные вещества, нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой. Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлоз-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий юко используют биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемых микроор-измов использовать для своего развития органические и не-х>рые неорганические соединения, содержащиеся в сточных ;ах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очи-су ведут с помощью естественных (поля орошения, поля ;льтрации, биологические пруды и др.) и искусственных методов (аэротенки, метантенки, биофильтры, циркуляционные длительные каналы). После осветления сточных вод образуется осадок, который аживают в железобетонных резервуарах (метантенках), а зато удаляют на иловые площадки для подсушивания (рис. 20.7). дсушенный осадок обычно используется как удобрение. Од-со в последние годы в сточных водах стали обнаруживаться :огие вредные вещества (тяжелые металлы и др.), что такой способ утилизации осадков.

    Поверхностные воды

 Часть сточных вод очищается в аэротенках — специальных закрытых резервуарах, 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. Важно правильно подбирать температуру, рН, добавки, условия перемешивания, окислитель (кислород), чтобы в максимальной степени способствовать интенсификации гидробиоценоза, составляющего активный ил.

    После вторичного отстаивания сточные  воды обеззараживают (дезинфицируют) с  помощью соединений хлора или  других сильных окислителей. При  этом способе (хлорировании) уничтожаются патогенные бактерии, вирусы, болезнетворные микроорганизмы. В системах очистки сточных вод биологический (биохимический) метод является завершающим и после его применения сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать в поверхностные водоемы

    .  

    Схема биологической очистки сточных  вод: i- решетка; 2 - дробилка; 3 - песколовка; 4 - песковая плопш ка; 5 — на планировку; 6 — иловые площадки; 7 — метантенк; -первичный отстойник; 9 — аэротенк; 10 - вторичный отстой к; 11 — смеситель; 12 — хлораторная; 13 — контактный резерв} 
ар; 14 — выпуск

    В последние годы активно разрабатываются  новые эффек-тивные 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 поливной водой; 4) замену ядохимикатов биологическими способами защиты 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 (Яковлев, 1991). При этом твердая превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая (навозная жижа) концентрацией до 18% проходит через Фактор (рис. 20.8) и превращается в гумус. При разложении ганики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. энергию этого биогаза используют для производства тепла и энергии. 
 

      
. Схема утилизации компонентов,  содержащихся в стоках 
животноводческого комплекса: ¦";7 — колодец для навозной жижи; 2 — насос; 3 — биогазовый ¦реактор; 4 — отработанный осадок; 5 — биогаз; 6 — хранилище %огаза; 7 — газовая горелка; 8 — тепловая энергия; 9 — электроустановка; 10 — электроэнергия; 11 — тепловая энергия.

    Одним из перспективных способов уменьшения загрязнение поверхностных вод  является закачка сточных вод  в глубоко водоносные горизонты  через систему поглощающих скважин (подземное захоронение) . При этом способе отсутствует 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 что очень трудно оценить воможные экологические последствия усиленного заводнения даже хорошо изолированных жозалегающих горизонтов подземных вод. К тому же технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения удаляемых высокотоксичных промстоков на поверхности земли или в другие водоносные горизонты через затруб-пространства скважин. И тем не менее в обозримом буду

    Схема «захоронения» промышленных сточных  вод в глубокие водоносные горизонты (по Н. В. Тарасовой): 1 — накопительная емкость; 2 — нагнетательная скважина; 3 — наблюдательные скважины; 4 — зона активного водообмена (пресные воды); 5 — зона замедленного водообмена (солоноватые воды); 6 — зона застойного режима (соленые воды); 7— закаченные промышленные стокищем такое решение экологических проблем неизбежно, как наименьшее зло (Дзюба, 1999).

    Среди водоохранных проблем одной из важнейших  является разработка и внедрение  эффективных методов обеззараживания  и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения. Недостаточно очищенные питьевые воды опасны как с экологической, так и с социальной точек зрения.

    Начиная с 1896 г. и до настоящего времени метод  обеззараживания воды хлором является в нашей стране наиболее распространенным способом борьбы с бактериальным загрязнением. Однако оказалосьх что хлорирование воды несет в себе зную опасность для здоровья людей. Исключить этот опас-для здоровья людей эффект и добиться снижения содер-ия канцерогенных веществ в питьевой воде возможно пу-замены первичного хлорирования на озонирование или об-,тку ультрафиолетовыми лучами, а также и применением патентных методов предочистки на биологических реакто-(Государственный доклад «Вода питьевая», 1995). Следует заметить, что обработка воды озоном или ультра-летовыми лучами практически полностью вытеснила хлопание на станциях очистки воды во многих странах Запад-Европы. В нашей стране применение этих экологически Активных технологий ограничено из-за высокой стоимости ^оборудования водоочистных станций. Временная технология очистки питьевой воды от других экологически опасных веществ — нефтепродуктов, СПАВ, пестицыдов, хлорорганических и других соединений основывается :спользовгшии сорбционных процессов с применением активированных углей или их аналогов — графитминеральных 5HTOB.

    Большее значение в охране поверхностных  вод от загрязнения и засорения  приобретают агролесомелиорация и  гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвратить  заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, так же образование эрозии, оползней, обрушение берегов и Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить зненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов. В этой связи огромное значение придается снижению ( процессов эвтрофикации водоемов, в частности водохранилищ таких гидротехнических каскадов, как Волго-Кама и др. Важную защитную функцию на любом водном объекте вышлют водоохранные зоны. Ширина водоохранной зоны рек ет составлять от 0,1 до 1,5—2,0 км, включая пойму реки, полосы и склон коренного берега. Назначение водоохранной I — предотвратить загрязнение, засорение и истощение вод-объекта. В пределах водоохранных зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удоб^ рений, производство строительных работ и др.

    Поверхностная гидросфера органично связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и с другими компонентами окружающей 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, по мнению Г. И. Галазия (1990), 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. Постановление Правительства Российской Федерации (1995), которым предусматривалось перепрофилирование Байкальского целлюзно-бумаж-ного комбината и перевод его сточных вод на замкнутый цикл водопотребления, до сих пор полностью не реализовано.

    Еще большая опасность для озера  Байкал возникла в последнее время  в связи с намерением компании «Транснефть» построить нефтепровод  «Восточная Сибирь — Тихий океан» в непосредственной близости (менее 800 м) от озера. Тем самым грубо нарушалась граница водоохранной зоны озера Байкал, объявленного в 1996 г. ЮНЕСКО всемирным наследием. По мнению специалистов, в случае аварии, землетрясения (в зоне Байкала возможны 10-балльные землетрясения), оползневых смещений с разрывом трубопровода и т.д., десятки тонн нефти достигнут озера за 20—30 минут.

    По  заявлению Президента РФ В.В. Путина в мае2006 г., «если есть хоть ничтожная  доля опасности загрязнения Байкала, мы должны сделать все, чтобы эту опасность исключить». Принято решение в ближайшее время определить новый маршрут нефтепровода. Предположительно он пройдет севернее озера Байкал, вне водозаборной зоны озера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одна  из наиважнейших нынешних задач человечества - охрана природы, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

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.

Миру  нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще  недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении. Китайская  пословица гласит: "Если мы не изменим  курс, то можем прийти туда, куда направляемся". Если не изменить направление движения, многие районы будут по-прежнему испытывать нехватку воды, многие люди будут по-прежнему страдать, будут продолжаться конфликты из-за воды и новые площади ценных сильно увлажненных земель будут уничтожены.

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.

Темпы развития индустрии сегодня настолько  высоки, что одноразовое использование  для производственных нужд запасов  пресной воды - недопустимая роскошь.

Поэтому ученые заняты разработкой новых  бессточных технологий, что практически полностью решит проблему защиты водоемов от загрязнения. Однако разработка и внедрение безотходных технологий потребует определенного времени, до реального перехода всех производственных процессов на безотходную технологию еще далеко. Чтобы всемерно ускорить создание и внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов безотходной технологии будущего, необходимо решить проблему замкнутого цикла водоснабжения промышленных предприятий. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточные воды в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.