Экозащитная техника воды

Масштабы загрязнения  гидросферы непрерывно возрастают и  в большинстве стран Западной Европы и США они приняли угрожающие размеры, так как уже сегодня  сильно загрязнены все крупные реки. Например, в Англии 90 % населения  используют воду, не отвечающую санитарным требованиям по бактериальным и  химическим показателям, и особенно загрязнена р. Темза, в которую сбрасываются все стоки Лондона. В водах  р. Рейн (ФРГ) в результате сброса неочищенных  стоков обнаружено около 60 тыс. различных  соединений и к ним ежегодно добавляется 150...200 новых. Особенно загрязнена р. Потомак, на которой расположена столица  США — г. Вашингтон; на ее дне слой отбросов, сложившихся от сточных  вод, поступающих в реку, достигает  трех метров.

            В настоящее время только на промышленные и хозяйственно-бытовые нужды в мире требуется 150 км³ чистой воды в год (т. е. 0,5 % всего речного стока планеты), но с учетом закона водопотребления необходимо отбирать 600 км³ воды и разница — 450 км³ — это возвратные воды, которые ежегодно направляются в реки и водоемы и даже после биологической очистки в целях обезвреживания они должны опять разбавляться чистой водой. Эта норма разбавления часто бывает очень велика; например, для стоков при производстве синтетических волокон кратность разбавления равна 1 : 185 и, таким образом, на обезвреживание сточных вод в мире ежегодно расходуется не 150, а 5500 км³ чистой воды, что составляет уже 30 % мирового речного стока, т. е. в 3 раза больше, чем на удовлетворение всех остальных потребностей в чистой воде.

           Таким образом, дефицит пресной воды является следствием не безвозвратного ее потребления, а ввидувсе возрастающего загрязнения природных вод промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками, а также необходимостью их многократного разбавления.

Наиболее загрязнены сточные  воды отходами нефтеперерабатывающей, металлургической, нефтехимической, химической, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности, а также отходами сельского хозяйства (животноводства, птицеводства и предприятий, перерабатывающих их продукцию); большой  вред природе наносит при этом неправильное использование удобрений  и пестицидов.

Состав сточных вод  весьма разнообразен и зависит от характера использования воды. Наиболее вредными являются стоки химических производств (реакционные и маточные растворы), горнодобывающих и обогатительных предприятий, сточные воды, образующиеся при удалении золы и эксплуатации нефтеналивных судов, цистерн и  других аналогичных емкостей, а также  так называемые промывные воды (следствие промывки продукции, очистки газовых смесей и т. п.), от ливневых потоков в городах и др.

         Многие сточные воды сбрасываются в природные водоемы с повышенной температурой (в частности, сбросы тепловых электростанций) и создают тепловое загрязнение, что повышает накопление органических веществ и нарушает их нормальный биологический ритм.

          Один из наиболее распространенных видов загрязнении водоемов—синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые обычно содержатся в составе синтетических моющих средств (CMC). Трудность очистки воды от этих веществ привела к тому, что они в ряде случаев присутствуют даже в питьевой воде водопроводов. ПАВ ухудшают способность водоемов к самоочистке и качество воды, а также усиливают неблагоприятное действие других веществ. В водоисточники ПАВ и CMC поступают в стоках бань, прачечных и предприятий, использующих их в своем производстве, с поверхностным стоком с сельскохозяйственных полей (когда ПАВ используются для эмульгирования пестицидов), а также как составная часть сточных вод предприятий-изготовителей CMC.

             В загрязнении вод стоками, содержащими ПАВ и CMC, наиболее значительную долю вносят предприятия легкой промышленности (текстильные, меховые и др.), а также производства, где они применяются для интенсификации технологических процессов: флотация (при обогащении руд), разделение продуктов химической технологии, бурение нефтяных и газовых скважин, дегазация угольных и заводнение нефтяных пластов, борьба с коррозией и др.

              Распространенными химическими загрязнителями водоемов (кроме ПАВ и CMC) являются и пестициды, которые поступают с дождевыми и талыми водами, при авиа -. и наземной обработке лесов и полей, с дренажно-коллекторными водами рисовых и хлопковых плантаций и др.

           Отдельным, весьма опасным для жизни водоемов и здоровья людей, видом является радиоактивное загрязнение. Обычно оно возникает вследствие испытаний ядерного оружия под водой, захоронения радиоактивных отходов в глубинах океана, а также при нарушениях эксплуатационного режима заводов по очистке урановой руды и переработке ядерного горючего для атомных реакторов и атомных электростанций.

            Анализ показывает, что основная масса стоков содержит три вида загрязнений:

-минеральные (песок, глинистые  и рудные включения, шлак, растворы  минеральных солей, кислот и  щелочей, масла и др.);

-растительного (остатки  плодов и т. п.) и животного  (клеевые вещества) происхождения  (основным химическим веществом  в них является углерод);

-бактериальные и биологические  (чаще всего они характерны  для сточных вод боен, биофабрик  и коммунального хозяйства, содержащих  микроорганизмы и бактерии, а  также дрожжевые и плесневые  грибки).

Обычно все сточные  воды разделяются на четыре группы:

1) стоки промышленных  предприятий, которые разделяют  на загрязненные и условно-чистые (к последним относят, например, сточные воды, которые были использованы  для охлаждения тепловых машин);

2) хозяйственно-бытовые стоки  (воды от кухонь, столовых, общественных  зданий, больниц и т. п.);

3) стоки сельскохозяйственного  производства, содержащие ядохимикаты  и химические удобрения;

4) атмосферные стоки, которые  стекают с промышленных площадок  предприятий при атмосферных  осадках (дождь, таяние снега,  ливень).

   4 Методы очистки сточных вод

         На предприятиях металлургической и машиностроительной промышленности одной из основных категорий сточных вод являются маслосодержащие стоки. По концентрации основного загрязнения (масла) они делятся на малоконцентрированные и концентрированные. Малоконцентрированные стоки образуются при промывке металлических изделий после их термической обработки и после расконсервирования.

         Концентрированные сточные воды содержат масел до 50 г/л. Это отработанные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), а также отработанные моющие растворы, представляющие собой стойкие эмульсии типа “масло в воде”. Их расход составляет 0, 5 - 200 м3/сут в зависимости от мощности предприятия и типа его продукции. На многих предприятиях концентрированные маслосодержащие стоки разбавляются большим количеством условно чистых вод и превращаштся в малоконцентрированные. Содержание в них масел обычно колеблется от 10 до 500 мг/л. Объем этих сточных вод достигает 5 - 10 тыс. М3/сут.

            Технологические схемы очистки маслосодержащих сточных вод в нашей стране и за рубежом предусматривают смешивание всех видов маслосодержащих сточных вод, их отстаивание для удаления грубодисперсных и всплывающих примесей, обработку коагулянтами и обезвоживание образующихся осадков.

          Регенерация отработанных СОЖ, заключающаяся в удалении из них посторонних примесей, позволяет возвращать их в производство, достигая тем самым экономии минеральных масел и других компонентов, входящих в состав эмульсолов. Кроме того, предотвращаются затраты на приготовление, складирование и перевозку новых партий эмульсола.

           Основной причиной сброса СОЖ является их загнивание, которое можно предупредить с помощью бактерицидных добавок. В качестве таких добавок используются гексахлорофен, фурацилин, бактерициды типа “Вазин” и “Азин”. Регенерацию отработанных СОЖ следует проводить следующим образом. Отработанную СОЖ направляют в сборный резервуар и отстаивают в нем для отделения взвеси и всплывающего масла в течение 6 ч. Для удаления тонкой взвеси СОЖ затем подают на фильтр-транспортер с бумажной лентой, после чего она поступает в емкость для регенерации. В эту емкость подают эмульсол-пасту (смесь эмульсола с водой в соотношении 1: 1), воду и раствор бактерицидного вещества. При необходимости в регенерируемую СОЖ вводят антикоррозионные добавки (NaNO2в дозе 1 г/л) и соду из расчета 0, 2 - 0, 3 % (по массе). Смесь перемешивают сжатым воздухом в течение 10 мин, отстаивают в течение 60 мин, удаляют всплывшее масло и возвращают в производство для дальнейшего использования. Однако регенерация отработанной СОЖ возможна только в том случае, если в 1 мл жидкости содержится менее 100 млн. бактерий. В противном случае отработанная СОЖ подлежит сбросу на очистные сооружения. Отечественная промышленность выпускает большое количество эмульсолов различных марок, которые значительно отличаются по своему составу и физико-химическим свойствам. В зависимости от типа содержащихся в них змульгаторов все смазочно-охлаждающие жидкости на основе минеральных масел можно разделить на три группы:

    СОЖ, содержащие  ионогенные эмульгаторы;

    СОЖ, содержащие  неионогенные эмульгаторы;

СОЖ, содержащие одновременно ионо-и неионогенные эмульгаторы.

          Одним из перспективных методов очистки этих сточных вод является метод ультрафильтрации. Возможность его применения показана в исследованиях, проведенных во ВНИИВОДГЕО на аппарате типа фильтр-пресс с использованием ультрафильтрационных мембран марок УАМ-500, УАМ-200, УАМ-150, УАМ-50 (цифра обозначает средний диаметр пор мембраны в Ангстрем).

             Установлено, что производительность ультрафильтратов по пермеату практически одинакова для всех марок мембран [10 л/ (сут-м2)]. Содержание масла в очищаемой жидкости может быть снижено до 8 - 10 мг/л. Степень концентрирования фильтруемой эмульсии зависит от ее стойкости: наиболее стойкие эмульсии, например приготовленные на основе эмульсола ИХП, можно концентрировать до содержания масел 500 г/л. Недостатком этого метода является малая производительно ультрафильтров, что значительно сдерживает его широкое применение. Для повышения производительности ультрафильтров целесообразно применять их промывку растворами поверхностно-активных веществ (например, 6%-ным раствором препарата Лабомид-161). Такую промывку следует проводить через 150 - 200 ч работы установки, при этом производительность мембран, повышается в 2 - 3 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Экозашитная техника по очистке воды

 

Заключение

 

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.

Одним из основных направлений  работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических  процессов производства, переход  на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые  циклы промышленного водоснабжения  дадут возможность полностью  ликвидировать сбрасываемые сточных  вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение  малоотходных и безотходных технологических  процессов, дающих наибольший экологический  эффект. Большое внимание уделяется  повышению эффективности очистки  производственных сточных вод.

Существенное влияние  на повышение водооборота может  оказать внедрение высокоэффективных  методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных  является применение реагентов. Использование  реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности  присутствующих примесей, что по сравнению  со способом биохимической очистки  имеет существенное значение.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это  одно из звеньев комплексной мировой  проблемы охраны природы.

 

Список литературы.

1. Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование. - М.: ИЦ Академия, 2003
2. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Глобальная экология Учебное пособие. – М.: Книга сервис, 2003
3. Степановских А.С. Общая экология Учебник для вузов, (ГРИФ). – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002
4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – М.: Феникс, 2005

       Акимова  Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития.  М.,1999.

5. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды. Словарь-справочник. М., 1992.
6. Реймерс Н.Ф. Экология. М., 1994.
7. Шилов И.А. Экология. М., 2001.
8. Хатунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. М., 2002.