Охрана окружающей среды

Место выпуска сточных  вод населенного пункта должно быть расположено ниже его границы  по течению водотока. Сброс сточных, сбросных и дренажных вод в  черте населенного пункта допускается  в исключительных случаях на основании  разрешений, выдаваемых органами по охране ОПС и согласованных с органами государственного санитарного надзора.

Охрана подземных  вод

Поверхностная гидросфера неразрывно связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и другими компонентами ОПС. Поэтому, учитывая взаимосвязь всех ее экосистем, нельзя обеспечить чистоту поверхностных  водоемов и водотоков без соответствующей  защиты подземных вод. Последняя заключается в предотвращении истощения запасов подземных вод и предохранении их от загрязнения.

Согласно ст. 1 Водного  кодекса РФ подземные воды —- это воды, в том числе минеральные, находящиеся в подземных водных объектах. При этом подземные воды и вмещающие их горные породы признаны единым водным объектом.

В целях борьбы с  истощением запасов пресных подземных  вод, являющихся стратегическим резервом для питьевого водоснабжения  будущих поколений, предусматриваются  следующие мероприятия: 1) рационально  е размещение водозаборов по площади; 2) регулирование режима водоотбора подземных вод; 3) уточнение величины эксплуатационных запасов (чтобы не допустить их истощения); 4) для самоизливающихся артезианских скважин установление кранового режима эксплуатации.

Иногда для профилактики истощения подземных вод применяют  искусственное пополнение их посредством  перевода части поверхностного стока  в подземный.

Борьба с загрязнением подземных вод включает профилактические и специальные мероприятия. Профилактические меры являются основными, поскольку  требуют наименьших затрат. Специальные  мероприятия направлены в первую очередь на изоляцию источников загрязнения  от остальной части водоносного  горизонта (противофильтрационные  стенки, завесы), перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа  или откачки их из специальных  скважин.

Важнейшей профилактической мерой предупреждения загрязнения  подземных вод в районах водозаборов  служит устройство вокруг них зон  санитарной защиты.

Зоны санитарной защиты (ЗСЗ) состоят из трех поясов. Первый пояс включает территорию на расстоянии 30—50 м непосредственно от места  водозабора (скважины). Это зона строгого режима, в ней запрещено присутствие  посторонних лиц и проведение работ, не связанных с эксплуатацией  водозабора. Второй пояс ЗСЗ служит для зашиты водоносного горизонта от бактериальных загрязнений, а третий — от химических загрязнений. Здесь запрещается размещение любых объектов, которые могут вызвать то или иное загрязнение, например животноводческих комплексов. Не допускается рубка леса, использование ядохимикатов и др.

Минприроды России в 1998 г. утвердило Методические указания по разработке нормативов предельно  допустимых вредных воздействий (ПДВВ) на подземные водные объекты и  предельно допустимых сбросов вредных  веществ в подземные водные объекты. Нормативы ПДВВ представляют собой  совокупность количественных и качественных показателей (характеристик) процессов  и сооружений, которые могут оказывать  вредное воздействие на подземные  воды. В случае соблюдения этих нормативов вредное воздействие не превышает  допустимых пределов.

Нормативы ПДВВ определяются для каждого проектируемого, строящегося  или действующего объекта хозяйственной  деятельности применительно к конкретному  подземному водному объекту, на который  может оказывать воздействие  указанная деятельность.

Охрана малых  рек

В России свыше 2,5 млн малых (длиной до 100 км) рек. Они формируют почти половину суммарного объема речного стока, в их бассейнах проживает до 44% всего городского населения и почти 90% сельского (Ю.В. Новиков, 1998).

Малые реки, будучи своеобразным компонентом географической среды, выполняют функции регулятора водного режима определенных ландшафтов, поскольку в значительной степени  поддерживают равновесие и осуществляют перераспределение влаги. Добавим  к этому, что они определяют гидрологическую  и гидрохимическую специфику  средних и крупных рек.

Поскольку сток малых  рек формируется в тесной связи  с ландшафтом бассейна, они отличаются высоким уровнем уязвимости, причем не только при чрезмерном использовании  водных ресурсов, но и при освоении водосбора. Особенно большой вред малым  рекам наносит интенсивная хозяйственная  деятельность. Из-за этого они быстро зарастают и заболачиваются, деградируют  и, в конце концов, исчезают.

Охрана вод малых  рек тесно связана с охраной  от загрязнения той территории, с  которой река собирает свои воды. Специалисты  подсчитали, что за год в малые  реки Владимирской области поступает  более 4000 т органики, 6000 т взвешенных веществ, десятки тонн нефтепродуктов, а с полей смывается паводками  и дождями более 2000 т аммонийного  азота и 600 т нитратов.

Поскольку у малых  рек способность к самоочищению существенно ниже, нежели у больших, важно создавать на их берегах  водоохранные зоны и строго поддерживать их режим. В указанную зону (шириной от 100 до 500 м) входят пойма, надпойменные террасы, бровки и крутые склоны берегов, овраги и балки. Вдоль берегов рекомендуется устройство, полосы леса или луга шириной от 15 до 100 м. Запрещается распашка склонов по берегу, выпас скота, строительство животноводческих ферм, обработка прилегающих к рекам полей ядохимикатами. Овраги, примыкающие к водоохранной зоне, должны быть укреплены, родники, которые питают малую реку, — расчищены.

Повышению способности  малых рек к переработке биохимически окисляемых примесей, которые поступают со стоками и сбросами загрязненных вод, способствует искусственная аэрация. Это достигается посредством установки плотины с переливом, благодаря чему падающая даже с небольшой высоты вода хорошо насыщается кислородом.

Очистка производственных сточных вод

Методы очистки  производственных сточных вод подразделяются на механические, химические, физико-химические и биологические.

Для механической очистки  применяют следующие сооружения: решетки, на которых задерживаются  грубые примеси размером больше 5 мм; сита, задерживающие примеси СВ размером до 5 мм; песколовки, служащие для задержания минеральных загрязнений СВ, преимущественно песка; жироловки, маслоловушки, нефтеловушки, смололовушки для улавливания из СВ соответствующих загрязнений, более легких, чем вода; отстойники для осаждения взвешенных веществ с удельным весом больше единицы.

Принцип действия песколовки основан на том, что под влиянием сил тяжести частицы, удельный вес  которых больше, чем удельный вес  воды, по мере движения их вместе с водой  в резервуаре оседают на дно. В  соответствии с закономерностями гидравлики потока песчинки уносятся вместе с  водой только при определенной скорости течения. При снижении этой скорости крупицы песка оседают на дно  резервуара, а вода течет дальше.

Песколовки бывают горизонтальные, в которых вода движется в горизонтальном направлении, вертикальные, в которых вода движется вертикально  вверх и круглые с винтовым (поступательно-вращательным) движением  воды.

В последних песколовках  происходят процессы, аналогичные явлениям, наблюдаемым в чайной чашке. При  перемешивании налитого в чашку  чая чаинки собираются в центре чашки. При круговом движении СВ в круглой песколовке крупные частицы песка аналогичным образом собираются в ее центре. Через устроенное в центре песколовки отверстие они попадают в специальную камеру.

При механической очистке  из производственных СВ путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различного характера (песок, глинистые частицы, окалина и другие), а из бытовых СВ - до 60%.

В целях очистки  СВ от нефтепродуктов также широко применяется метод отстаивания, который в данном случае основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктов. Частицы последних под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму, и их размеры находятся в диапазоне от 2 до 3 10² мкм. В основе процесса отстаивания лежит принцип выделения нефтепродуктов под действием разности плотностей воды и частиц масла. Содержание нефтепродуктов в стоках находится в широких пределах и составляет в среднем 100 мг/л.

Выделение нефтепродуктов производится в нефтеловушках. Грязная вода подается в приемную камеру и, пройдя под перегородкой, попадает в отстойную камеру, где и происходит процесс разделения воды и нефтепродуктов. Очищенная вода выводится из нефтеловушки, а нефтепродукты образуют пленку на поверхности воды и удаляются специальным устройством. Подобным образом устроены жироловушки, маслоловушки и смололовушки, использующие принцип разности плотности воды и загрязнений, более легких (например, масло), чем вода.

Химические методы применяются для очистки производственных СВ. Основными приемами являются нейтрализация и окисление-восстановление, они могут применяться и как самостоятельные, и как вспомогательные в сочетании с другими.

Производственные  технологические процессы проходят как в кислых (избыток ионов  Н⁺), так и в щелочных (избыток ОН^-) средах, что приводит к появлению соответствующих стоков. Сбалансировать количество ионов Н⁺ и ОН^- — в этом состоит суть метода нейтрализации при очистке стоков.

Рациональным является взаимное объединение кислых и щелочных стоков. Водоотведение кислых и щелочных стоков по единой системе трубопроводов  не всегда целесообразно, так как  это может вызвать выпадение  осадков в трубах и, как следствие, засорение сети.

В целях нейтрализации  кислых вод применяют щелочные реагенты: известь СаО, гашеную известь Са(ОН)₂, кальцинированную соду Na₂CО₃, каустическую соду NaOH, аммиачную воду, а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк, доломит, магнезит, мел).

Для нейтрализации  щелочных вод наиболее часто применяются  кислоты: серная, соляная, азотная, реже уксусная. Возможно использование для  этих целей также дымовых газов, содержащих СО₂ SО₂, NО₂.

Сточные воды, содержащие окисленные переменновалентные элементы (Cr⁺⁶, Cl^-, Cl⁺⁵, N^-3, N⁺⁵ и др.), обезвреживаются в две ступени. На первой элементы, находящиеся в высшей (или высокой) степени окисления, восстанавливаются до низшей (или промежуточной) валентности, при которой данный элемент на второй ступени очистки может быть выделен из жидкой фазы в виде осадка, газа или переведен в малотоксичную форму.

Окислительный метод  используется при очистке промышленных СВ от токсичных цианидов, сульфидов, меркаптанов, фенолов, крезолов и т.д. Реагентами являются хлор и его производные (гипохлориты, диоксид, хлораты), кислород, озон, перманганаты, хроматы и бихроматы, пероксид водорода. Восстановительный метод применяется для очистки СВ от нитритов и нитратов, хроматов и бихроматов, хлоратов и перхлоратов, сульфатов, броматов, йодатов. Восстановителями в этом случае служат окисленные переменновалентные элементы, содержащиеся в сульфитах, сульфидах, солях двухвалентного железа, диоксиде серы (из дымовых газов).

Физико-химические методы также в основном применяются  для очистки производственных СВ. Однако в последнее время некоторые  из них стали использоваться и  при очистке городских СВ. К  ним относится, в частности, коагуляция — процесс укрупнения коллоидных частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. При первоначальном размере частиц 0,001 — 0,1 мкм после коагуляции их величина достигает 10 мкм и более, т.е. тех размеров, при которых  они могут быть выделены механическими  методами. Коагуляция не только приводит к слипанию частиц, но и нарушает агрегативную устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит разделение твердой и жидкой фаз.

Разновидностью  коагуляции является процесс флокуляции — укрупнение мелкодисперсных частиц за счет электростатического взаимодействия под влиянием специально вводимых полиэлектролитов — флокулянтов. В практике водоочистки наибольшее распространение получили активированная кремнекислота и полиакриламид (ПАА). Доза коагулянтов и флокулянтов зависит от состава обрабатываемых вод и уточняется при пусконаладочных работах на очистных сооружениях.

Флотация — процесс  выделения из воды в пенный слой взвешенных и эмульгированных загрязнений в результате прилипания к пузырькам газа, подаваемого снизу в очищаемой жидкости.

Сорбция — метод  глубокой очистки производственных СВ от растворенных органических и некоторых неорганических загрязнений. В процессах водообработки она может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими биологическими, химическими методами. Сорбция позволяет не только выделить и сконцентрировать загрязнения из СВ, но и утилизировать их в технологическом процессе, а очищенные воды использовать в оборотном водоснабжении.

Механизм адсорбции  заключается в переходе молекулы растворенного вещества из объема жидкости на поверхность твердого сорбента под  действием его силового поля. В  качестве сорбентов используют различные  естественные и искусственные материалы: золу, коксовую мелочь, торф, цеолиты, активные глины и др. Особенно широко для  этих целей применяются активированные угли, удельная поверхность адсорбции  достигает 400—900 м²/г.

Для концентрированных  СВ, содержащих органические загрязнения, представляющие техническую ценность, эффективным методом очистки является экстракция. Она основана на смешивании двух взаимонерастворимых жидкостей (одна из которых сточная вода) и распределении в них, согласно растворимости, загрязненного вещества.

В качестве экстрагентов используют различные органические вещества: ацетон, хлороформ, бутилацетат, толуол и т.д. Разделение экстрагента и экстрагированного вещества производится перегонкой смеси. Это определяет одно из основных требований выбора экстрагента: разная температура кипения экстрагента и выделяемого вещества. После разделения смеси экстрагент вновь используется в цикле очистки вод, а вещество утилизируется.