Проблема пресной воды

 

 

 

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 точки 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 оказалось, что хлорирование воды несет  в себе серьезную опасность для  здоровья людей.

 

Исключить этот опасный для здоровья людей эффект и добиться снижения содержания канцерогенных веществ  в питьевой воде возможно путем замены первичного хлорирования на озонирование или обработку ультрафиолетовыми  лучами, отказом от первичного хлорирования, а также применением безреагентных методов очистки на биологических реакторах (Государственный доклад «Вода питьевая», 1995).

 

Следует заметить, что обработка  воды озоном или ультрафиолетовыми  лучами практически полностью вытеснила  хлорирование на станциях очистки воды во многих странах Западной Европы. В нашей стране применение этих экологически эффективных технологий ограничено из-за высокой стоимости переоборудования водоочистных станций.

Современная технология очистки питьевой воды от других экологически опасных  веществ — нефтепродуктов, СПАВ, пестицидов, хлорорганических и других соединений основывается на использовании  сорбционных процессов с применением  активированных углей или их аналогов — графитминеральных сорбентов.

 

Все большее значение в охране поверхностных  вод от загрязнения и засорения  приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и заращивание озер, водохранилищ и малых рек, а также образование эрозии оползней, обрушение берегов и т.д. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и способствовать чистоте водоемов. В этой связи огромное значит, придается снижению процессов эвтрофикации водоемов, в частности водохранилищ таких гидротехнических каскадов, как Волокамский и др.

 

Важную защитную функцию на любом  водном объекте выполняют водоохранные зоны. Ширина водоохранной зоны рек может составить от 0,1 до 1,5—2,0 км, включая пойму реки, террасы и склон корсшюг берега. Назначение водоохранной зоны — 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 поверхностны водоемов и водотоков без защиты от загрязнения атмосферы, ночи 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 п замкнутый цикл водопотребления и т. д.

 

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, это  большая и сложная проблема может  быть успешно решена лишь в неразрывной  связи с охраной всей окружающей 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.

 

 

 

 

 

 

 

9. Традиционные способы очистки питьевой воды

 

Озонирование 

 

Проблема обеспечения населения  питьевой водой, отвечающей требованиям  стандарта, является одной из основных задач, стоящих перед предприятиями  и организациями водообеспечения  России.

 

В результате зарегулирования рек  и строительства на них водохранилищ создались условия для развития планктона, что способствует увеличению цветности и появлению в воде привкусов и запахов. Органические примеси, и химические загрязнения выносятся в водоёмы с неочищенными сточными водами населённых пунктов и промышленных предприятий. В результате этого во многих водоёмах, особенно вблизи крупных городов, природная вода содержит фенолы (до 2 - 7 ПДК), хлорорганические пестициды, аммонийный и нитритный азот (до 10 - 16 ПДК), нефтепродукты и многие другие загрязнения.

 

Периодически возникающие аварийные  ситуации приводят к существенному  ухудшению качества воды природных  источников и соответственно качества питьевой воды. Только в последние  годы отмечались резкое снижение её качества и появление в ней фенолов  в количествах, превышающих ПДК  в 100 и 1000 раз в промышленных районах  России. В подземных водах часто  обнаруживаются марганец, амины, нефтепродукты.

 

Барьерная роль существующих водопроводных  очистных сооружений не велика, и в  питьевой воде, потребляемой населением, содержатся практически те же загрязнения, что и в природной воде. 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 и экологии.

 

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 хлор реагентов, 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.  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. Оценка степени ухудшения условий в водных экосистемах под влиянием загрязнения или других антропогенных воздействий с той или другой точностью в настоящее время может быть сформулирована только применительно к практическим формам использования водоемов.

Показателем экологического благополучия водных экосистем  может служить хорошо развитый биокруговорот. Прогноз состояния водных экосистем и влиянии тенденций в их изменении крайне важны для перспективного планирования рациональной эксплуатации водоемов.

Человек должен стабилизировать свой обмен с  природой на основе его адекватности, гармоничного сочетания интересов  общества и возможностей природы. Говоря простым языком, человек должен беречь природу - в частности водные ресурсы. Ведь возможности наших водных ресурсов не безграничны и рано или поздно они могут закончиться.

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

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Алферова А.А., Нечаев А.П.Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. - М.: Стройиздат, 1987.

2. Гавич И.К. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения.- М.: Агропромиздат, 1985.

3. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат, 1987.

4. Соколов А.К. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков. - М.: Стройиздат, 1992.

5. Экология: учеб./ Л.В. Передельский, В.И. Коробкин, О.Е. Приходченко.- М.: ТК Велби, Изд-во Проспект,2006г.

6. Ю.В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек» Москва 1998г.