Распределение воды в биосфере, значение воды в жизни человека. Экологические последствия загрязнения водных экосистем: загрязнение твёрдыми отходами, тяжёлыми металлами, (Hg,Cd, Pb), органическими соединениями, нефтью. Защита гидросферы. Нормирование качества воды в водоёмах. Охрана водных объектов при сбросе сточных вод. Классификация сточных вод. Виды загрязнений и контроль состава сточных вод. Очистка сточных вод. Очистка бытовых сточных вод. Очистка производственных сточных вод.
Что касается обитателей воды (их называют гидробионтами), то их принято делить на три экологические группы.
Нектон– это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. В основном это крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные водные течения. Для них характерна обтекаемая форма тела и хорошо развитые органы движения. Это рыбы, кальмары, киты, ластоногие. В пресных водах к нектону относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые.
Планктон– это совокупность организмов, не обладающих способностью к быстрым активным передвижениям. Эти организмы не могут противостоять течениям. В основном это мелкие животные – зоопланктон и растения – фитопланктон. Однако среди зоопланктона встречаются настоящие гиганты. Например, плавающий гребневик венерин пояс достигает в длину 1,5 м, а медуза цианея имеет колокол диаметром до 2 м и щупальца длиною в 30 м.
Бентос – совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Бентос подразделяется на фитобентос и зообентос. В основном он представлен прикрепленными или медленно передвигающимися, а также роющимися в грунте животными. Только на мелководье он состоит из организмов, синтезирующих органическое вещество (продуценты), потребляющих (консументы) и разрушающих (редуценты) его. На больших глубинах, куда не проникает свет, фитобентос отсутствует.
Водная среда поддерживает находящиеся в ней организмы, однако в большинстве случаев плотность живых тканей выше, чем плотность соленой или пресной воды. У водных животных и растений в процессе эволюции выработалось множество разнообразных структур, препятствующих или замедляющих погружение. У рыб имеются плавательные пузыри – небольшие наполненные газом мешки, находящиеся в полости тела и приближающие его удельный вес к удельному весу воды. У многих крупных бурых водорослей, растущих обычно в мелких прибрежных водах, имеются воздушные пузыри, выполняющие аналогичную функцию. Благодаря этим пузырям листовидный таллом этих водорослей, прочно прикрепленный к субстрату, поднимается со дна к поверхностным водам, освещенным солнцем и богатым кислородом. Быстро передвигающиеся водные организмы (нектон), как правило, имеют обтекаемую форму тела, позволяющую им уменьшать сопротивление такой вязкой среды как вода (вязкость воды более чем в 50 раз выше вязкости воздуха). Пропорции многих рыб с точки зрения физики приближаются к идеальным.
Способность воды к поглощению и рассеиванию света достаточно велика и это сильно ограничивает глубину освещаемой Солнцем зоны океана. Поскольку для фотосинтеза необходим свет, глубина, на которой в океане одно встретить растения, тоже ограничена; они обитают только в относительно узкой зоне, куда проникает свет и где интенсивность фотосинтеза превосходит интенсивность дыхания растений.
Все воды земного шара тесно взаимосвязаны между собой и находятся в непрерывном движении, в которое в последнее время стал вмешиваться человек, причем это вмешательство наиболее остро ощущаются в крупных городах. Существует два основных пути влияния человека на гидросферу — это изменение условий формирования поверхностных и подземных вод и загрязнение вод.
Изменение условий формирования вод происходит по разным причинам, начиная от изменения потребления и кончая изменением условий испарения. Если в начале XX столетия человечество потребляло 400 км3 воды в год, то ныне потребляет уже более 4000. Только в водохранилищах в год накапливается от нескольких десятков до нескольких сотен кубических километров воды. Каждый год водопотребление возрастает на 90 км3, причем все большая часть воды надолго изымается из ее естественного круговорота: она аккумулируется в водохранилищах, испаряется с их поверхности и с поливных полей. Наиболее сильно воздействие человека ощущается сейчас в бессточных бассейнах. Так, приток речных вод в Каспийское море уменьшился на 15%, а в Аральское — на 70%.
Доля потерь на испарение достигает сейчас половины всего объема водопотребления. Это приводит к некоторому ускорению влагооборота на суше, а, возможно, и к росту атмосферных осадков. С другой стороны, строительство водохранилищ, суммарный объем которых сейчас 6000 км3, способствует замедлению водообмена.
Использованная животными и людьми вода возвращается в круговорот в виде загрязненных и инфицированных стоков и сточных вод, которые представляют потенциальную опасность для здоровья и продуктивности живых организмов.
В открытые водоемы загрязнители поступают путем вымывания загрязнителей из атмосферы осадками, смывом их с поверхности земли талыми и дождевыми водами.
Производственные и хозяйственно-бытовые сточные воды издавна сбрасывают в разных странах преимущественно в водоемы: озера, реки, моря. Кроме того, в водоемы попадают ядохимикаты и некоторые отходы сельскохозяйственного производства. Ранее, когда объем сбросных сточных вод был невелик, поверхностные воды сохраняли способность к самоочищению.
Загрязнению подвергаются и подземные воды. Загрязняющие вещества могут попасть в подземные воды непосредственно при инфильтрации атмосферных осадков через грунт, либо из поверхностных вод, поскольку и те и другие взаимосвязаны.
Естественное самоочищение воды складывается из совокупности физических, химических и биологических процессов, приводящих к устранению из воды загрязняющих веществ и восстановлению ее первоначального химического состава и видового состава населяющих ее водных организмов.
В самоочищении водоемов участвуют все водные организмы. При этом происходит два процесса: бактериальное разрушение загрязняющих веществ и их накопление в клетках некоторых из них.
Если в природную воду попадают органические вещества, то первыми включаются в борьбу с ними бактерии, водные грибы и планктоновые водоросли. Поедая загрязнители, эти организмы перерабатывают их до углекислого газа, воды и минеральных солей, а затем сами становятся пищей для простейших (например, инфузорий).
Большое значение в самоочищении водоемов имеют животные типа моллюсков, которые пропускают через себя сравнительно большое количество воды и удаляют из нее не только взвешенные вещества, но и микроорганизмы, в числе которых возможны и возбудители опасных болезней.
Высшие растения, такие как тростник, рогоз, камыш, аир, ежеголовка и другие способны извлекать из воды в большом количестве азот, фосфор, кальций, натрий, серу, железо, кремний и этим предупреждать и снижать эвтрофикацию водоемов.
Поскольку при самоочищении воды ведущая роль принадлежит живым организмам, то, естественно, что подземные воды самоочищаются значительно хуже, чем поверхностные.
Самоочищение вод поверхностных водоемов ускоряется при увеличении скорости их перемешивания, что способствует процессам аэрации, приводящим к насыщению воды кислородом. Снижение скорости речного потока уменьшает самоочищение реки.
Для самоочищения воды в реке требуется некоторое время, поэтому, по данным разных авторов, в зонах с умеренным климатом самоочищение рек отмечается на расстоянии от 200 до 400 км от места поступления загрязнителя. В реках северных зон очищение происходит на расстоянии более 2000 км.
Под влиянием загрязняющих веществ, в том числе и кислотных осадков, изменяется активная кислотность природных вод, к которой чувствительны все живые существа.
Большую опасность для живых организмов водоемов представляет загрязнение этих водоемов тяжелыми металлами. Попадая в природные воды, тяжелые металлы, в т.ч. и ртуть, после прохождения по пищевым цепочкам накапливаются в тканях рыб, что делает их потенциально опасными для человека.
С ростом населения и экономическим развитием стремительно растет спрос на пресную воду. Особое место в использовании водных ресурсов занимает качество воды. Это обусловлено тем, что недоброкачественная вода может быть причиной развития неблагоприятных изменений в организме, приводящих к возникновению инфекционных и неинфекционных заболеваний человека. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Количество людей, имеющих хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды, приближается к 2 миллиардам. Ежегодно от этого умирает около 5 миллионов человек.
Патогенные микробы и животные-паразиты (гельминты) попадают в водоисточники с выделениями людей и животных. Наибольшему бактериальному загрязнению подвержены поверхностные водоемы, особенно в густонаселенных и урбанизированных районах. В этом отношении крайне опасны необеззараженные стоки инфекционных и ветеринарных больниц, городские бытовые стоки и отходы предприятий по переработки животного сырья, сбросы нечистот в водоемы с речных судов, загрязнение берегов, водопой скота, стирка белья и купание.
Из всего вышеописанного ясно, что все негативные процессы, имеющие место в речном бассейне, отражаются на состоянии природных вод. И в этом смысле, природные воды можно рассматривать одновременно и как интегратор и как индикатор процессов, протекающих на данной территории. О состоянии самих же природных вод можно судить по состоянию биоты водоема, в том числе его ихтиофауны.
Конечное звено техногенной миграции химических элементов — Мировой океан. Его прогрессирующее загрязнение в основном необратимо и может привести к последствиям глобального характера.
Одним из продуктов человеческой цивилизации, загрязняющим океаны является нефть, источником которой является нефтедобыча на шельфе, подводные трубопроводы, сбросные воды морских судов, аварии танкеров. Снимки со спутников показывают, что около 10% Мирового океана покрыто нефтяной пленкой. Эта нефтяная пленка не только приносит неудобства человеку, загрязняя пляжи, но, самое главное, нарушает процесс тепло- и массообмена, изменяет климатический режим и препятствует насыщению воды кислородом.
Однако наибольший ущерб океаническим водам наносит интенсивная урбанизация прибрежных областей. От загрязнения наиболее сильно пострадали Мексиканский и Токийский заливы, Карибское, Ирландское, Северное, Балтийское и Средиземное моря. Проблемы этих регионов обусловлены либо перенаселенностью и несовершенной системой ликвидации отходов, либо чрезмерной концентрацией промышленности, либо обоими факторами вместе.
В Карибском бассейне, несмотря на то, что здесь сброс промышленных отходов невелик, загрязненность очень высока из-за перенаселенности и слабой обеспеченности канализацией (только 10% всего населения обеспечено канализацией).
Большой вред Мировому океану наносит осушение заболоченных прибрежных зон, которые долгие годы были своеобразным коллектором вредных стоков. В результате осушения все вредные вещества переходят в морскую воду.
Большинство морей и все океаны не принадлежат одному определенному государству, поэтому проблема сохранения вод Мирового океана может быть решена лишь при международном сотрудничестве.
Поверхностные воды охраняют от засорения, 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 жизни рыб и др. Истощение поверхностных вод предотвращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.
С целью защиты вод от загрязнения предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:
· развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения;
· - очистка сточных вод;
· - закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;
· очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.
Главный загрязнитель поверхностных вод — это сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод представляет собой наиболее важную задачу.
Наиболее действенный способ защиты — это создание безводной 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.
Оборотное водоснабжение — это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы.
Замкнутый цикл водоснабжения — это система промышленного водоснабжения и водоотведения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе, осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы.
Существуют различные способы очистки сточных вод.
Наибольшее распространение для очистки городских и производственных сточных вод получили механические методы: процеживание, отстаивание, фильтрование.
Процеживание осуществляется с целью выделения крупных включений (бумага, тряпьё, дерево и т.д.) из сточных вод. Выделение ведётся на различного рода решётках с шириной прозоров не более 16 мм. Собранные на решётках отбросы периодически направляются в дробилки, где они измельчаются с увлажнением и сбрасываются в канал перед решёткой для последующего выделения в отстойниках.
Выделение минеральных примесей, чаще всего песка, осуществляется в песколовках различной конструкции. Это необходимо для предотвращения абразивного износа оборудования и трубопроводов по транспортировке и обработке твёрдой фазы. Принцип действия песколовок основан на осаждении крупных взвешенных частиц при уменьшении скорости движения воды. В песколовках выделяется до95% минеральных частиц из сточных вод.
Для выделения из сточных вод взвешенных и плавающих веществ, разделения иловой смеси применяются различного типа отстойники. На станциях очистки городских сточных вод функционально они подразделяются на первичные (выделяются взвеси и плавающие вещества) и вторичные (разделяется иловая смесь и отработанная биоплёнка с очищенной жидкостью).
Оседающие вещества накапливаются в сборных приямках отстойников, куда они направляются принудительно скребками или самотёком за счёт уклона дна отстойника. Удаление осадков из приямка производится через 4-8 часов специальными иловыми насосами.
Работающие в нормативном режиме первичные отстойники обеспечивают на выходе 100-150 мг/л взвешенных веществ, обеспечивая в свою очередь нормальную работу биофильтров и аэротенков.
Особенность очистки производственных стоков отстаиванием состоит в том, что для каждого типа стоков имеются свои оптимальные расчётные и эксплуатационные параметры, которые следует применять в каждом конкретном случае обработки вод, например, при очистке от маслонефтепродуктов (нефтеловушки), жиров (жироловки) и т.д.
Для промстоков, содержащих свыше 1,5 г/л минеральных загрязнений, эффективным является отстаивание в центробежном поле: гидроциклоны, центрифуги, сепараторы, применение которых при равной эффективности очистки по взвешенным веществам по сравнению с отстойниками значительно экономит необходимые производственные площади.
Метод фильтрования чаще всего является заключительным этапом обработки городских стоков. В этом случае фильтры входят в узел доочистки для более полного извлечения частиц активного ила или биоплёнки и, следовательно, взвешенных органических веществ.
При очистке производственных сточных вод фильтрование применяется как самостоятельный метод, а также в качестве конечной стадии обработки вод.
Фильтры для очистки промстоков бывают безнапорные и напорные, в качестве фильтрующего материала применяют ткани, металлические и пластмассовые сетки, зернистые минеральные и органические загрузки, плоские и объёмные. Они применяются для очистки вод от нерастворимых и коллоидных частиц, находящихся в суспензированном и (или) эмульгированном состоянии; взвешенных частиц, масло- и нефтепродуктов, жиров, гидрооксидов и сульфидов тяжёлых металлов и т.д.
Химические методы применяются главным образом для очистки производственных сточных вод. Основными методами являются нейтрализация и окисление-восстановление, они могут применяться как самостоятельные, так и как вспомогательные в сочетании с другими.
Производственные технологические процессы могут проходить как в кислых, так и в щёлочных средах, что приводит к появлению соответствующих стоков. Сбалансировать количество ионов Н+ и ОН- - в этом и состоит суть реакции (и метода) нейтрализации при очистке стоков.
Наиболее целесообразным является взаимное объединение кислых и щёлочных стоков (но не водоотведение по единой системе трубопроводов).
Для нейтрализации кислых вод применяются щёлочные реагенты: известь, гашёная известь, кальцинированная и каустическая сода, аммиачная вода, а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк, доломит, магнезит, мел).
Для нейтрализации щёлочных вод наиболее часто применяют кислоты: серную, соляную, азотную, режу уксусную. Возможно использование для этих целей дымовых газов, содержащих СО2, SO2, NO2.
Если в кислых и щёлочных промстоках имеются тяжёлые металлы, то целесообразно путём подбора дозы реагентов, одновременно с нейтрализацией стока, перевести тяжёлые металлы в нерастворимые гидроокислы с последующим их выпадением в осадок.
Окислительный метод применяется для очистки промышленных сточных вод от токсичных цианидов, сульфидов, меркаптанов, фенолов, крезолов и т.д. Реагентами для этого являются хлор и его производные (гипохлориты, хлораты), кислород, озон, перманганаты, хроматы и бихроматы, пероксид водорода.
Восстановительный метод применяется для очистки сточных вод от нитритов и нитратов, хроматов и бихроматов, хлоратов и перхлоратов, сульфатов, броматов, йодатов. Восстановителями в этом случае выступают окисленные переменновалентные элементы, содержащиеся в сульфитах, сульфидах, солях двухвалентного железа сернистом газе (из дымовых газов), а также некоторые органические вещества, например, гидразин.
Окислительно-восстановительная очистка сточных вод осуществляется в коррозионно-защищённых аппаратах при перемешивании, а выделение сформировавшейся твёрдой фазы осуществляется механическими способами.
Химический метод очистки сточных вод наиболее полно изучен, достаточно просто и надёжно автоматизируется и широко применяется на практике, несмотря на его очевидные недостатки – увеличение солесодержания очищенных вод, значительные затраты на реагентыю. Быструю коррозию оборудования и труб.
Физико- химические методы (коагуляция, флокуляция, флотация, адсорбция, экстракция, электрохимическая очистка) в основном применяются для очистки промышленных сточных вод.
Коагуляция – это процесс укрупнения коллоидных частиц жидкости за счёт электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. При первоначальном размере частиц 0,001-0,1 мкм после коагуляции их величина достигает 10мкм и более, т.е. тех размеров, при которых они могут быть выделены механическими методами. Коагуляция не только приводит к слипанию частиц, но и разрушает агрегативную устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит разделение твёрдой и жидкой фаз. Наибольшее распространение получили алюмо- и железосодержащие коагулянты.
Флокуляция – процесс объединения коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты под влиянием специально вводимых полиэлектролитов –флокулянтов, в качестве которых чаще всего применяют активированную кремнекислоту или полиакриламид. Флокуляция – это разновидность коагуляции.
Флотация – процесс выделения из воды в пенный слой взвешенных и эмульгированных загрязнений за счёт пузырьков газа, предварительно растворённых в очищаемой жидкости. Эффект очистки вод флотацией определяется свойствами очищаемых вод и загрязнений, способом получения флотирующего газа и составляет в среднем 56-65%. При введении в сточные воды коагулянтов и (или) флокулянтов, а также гидрофобизирующих поверхность частиц добавок в виде поверхностно-активных веществ, эффективность очистки флотацией может достигать 90-95%.
Адсорбция – процесс перехода молекулы растворённого вещества из объёма жидкости на поверхность твёрдого сорбента под действием его силового поля. Этот метод высокоэффективен для глубокой очистки производственных сточных вод от растворённых органических и некоторых неорганических загрязнений, он не только позволяет выделить и сконцентрировать загрязнения из сточных вод, но и утилизировать их в технологическом процессе, а очищенные воды использовать в оборотном водоснабжении. Следует отметить, что в воде, подаваемой на адсорбционную очистку, концентрация взвешенных частиц не должна превышать 2 мг/л во избежание закупоривания «рабочих» пор. В качестве сорбентов применяют различные естественные и искусственные материалы: золу, коксовую мелочь, торф, цеолиты, активные глины и др. – однако чаще всего в качестве адсорбента применяют активированный уголь.
Из-за высокой стоимости очистки этим методом сточных вод, его наиболее целесообразно применять для очистки малоконцентрированных по органическим веществам стоков.
Для концентрированных (более 2 г/л) сточных вод, содержащих органические загрязнения, представляющие техническую ценность, эффективным методом очистки является экстракция. Метод основан на смешивании двух взаимонерастворимых жидкостей (одна из которых сточная вода, другая экстрагент – ацетон, хлороформ, бутилацетат, толуол и др.) и распределении в них, согласно растворимости, загрязнённого вещества. Разделение экстрагента и экстрагированного вещества производится перегонкой смеси. После перегонки экстрагент вновь используется в цикле очистки воды, а вещество утилизируется.
Электрохимическая очистка сточных вод – один из наиболее распространённых методов, поскольку на основе использования продуктов электролиза водных растворов в одном объединен ряд процессов: электрокоагуляция, электрофлотация, электрофлотокоагуляция, электроокисление, электровосстановление, обеззараживание, электрокорректировка реакции среды. Данный метод применим для очистки вод от взвешенных, плавающих, эмульгированных, коллоидных и растворённых загрязнений (жиры, взвеси, масла, ПАВ, тяжёлые металлы, сульфиды, нефтепродукты). Однако значительный расход энергии, металлов для электродов, оборудования, образование большого количества трудно обезвоживаемых шламов являются сдерживающими факторами в распространении этого метода.
Биохимический метод основан на способности и потребности микробных сообществ использовать для питания растворённые и коллоидные органические соединения, а также некоторые неорганические вещества (соединения азота, фосфора, серы и др.) сточных вод. Этот метод применяется для очистки хозяйственно-бытовых и производственных стоков и является одним из наиболее экологически чистых.
Загрязнённость сточных вод органическими веществами характеризуется двумя показателями: БПК, ХПК.
БПК – биохимическая потребность в кислороде – опосредованный показатель содержания органических веществ – характеризует необходимое количество кислорода для микробного окисления органических веществ. Различают БПКполн, БПК20, БПК10, БПК5, соответственно обозначающие, сколько кислорода надо израсходовать на полное окисление органических веществ, на окисление в течение 20, 10 и 5 суток.
ХПК – химическая потребность в кислороде – также опосредованный показатель – характеризует необходимое количество кислорода для химического окисления всех органических веществ, а заодно и восстановленных неорганических (аммонийный азот, сульфиды, сульфиты и т.д.).
Биохимическую очистку вод от органических веществ ведут в аэробных и анаэробных условиях. Аэробный метод основан на использовании аэробных и факультативно-аэробных микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимо наличие кислорода и температура 10-40 °С. эти микроорганизмы культивируются во взвешенном (активный ил) и прикреплённом (биологическая плёнка) состоянии. Анаэробную очистку в основном применяют для концентрированных по органическим загрязнителям промстоков, а также для минерализации твёрдой фазы (осадков, илов, биоплёнки) на очистных сооружениях.
Активный ил представляет собой сообщество живых микроорганизмов (бактерии, простейшие черви, грибы, дрожжи, актиномицеты и др.) и твёрдого субстрата в виде коллоидной амфотерной системы. Основу активного ила составляют бактерии, скопления которых окружены слизистым слоем и называются зооглеем. Эти слизистые «комочки» способствуют сорбции загрязнений, их структурированию и осаждению. Твёрдый субстрат активного ила представляет отмершую биомассу, взвеси и т.д., на которых закреплены микроорганизмы. Хлопья активного ила имеют поверхность до 1200 м2 на 1 м3, 1 м3 ила содержится около 2*1014 бактерий.
Аэробная очистка сточных вод может вестись в естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) и в искусственных (аэротенки, биофильтры различных модификаций) условиях.
Поля орошения представляют собой специально подготовленные для возделывания сельскохозяйственных культур участки, куда после предварительной механической очистки направляют по бороздам, трубам, лоткам и т.п. сточные воды. Одновременно с биологической очисткой на этих полях идёт усвоение биогенных веществ стока и перевод их в биомассу растений.
В том случае, когда агрокультуры не выращиваются и поля предназначены только для очистки сточных вод, они называются полями фильтрации.
Биологические пруды применяют для глубокой очистки городских, производственных и поверхностных сточных вод, содержащих органические вещества; это каскад прудов (3-5ступеней), через которые с небольшой скоростью протекает вода, освобождаясь от органических загрязнений вследствие комплексного воздействия зоо- и фитопланктона, кислорода, фотохимических реакций, микрофлоры, донных отложений. Пруды могут быть как с естественной, так и с искусственной аэрацией. Остаточное количество органических веществ по БПКполн составляет 2-3 мг/л, что позволяет сбрасывать очищенные воды даже в рыбохозяйственные водоёмы.
Искусственные сооружения для очистки сточных вод – это аэротенки и биофильтры, и то и другое может быть самой разной конструкции. Общими требованиями для них является предварительное осветление сточных вод до остаточных концентраций по взвешенным веществам до 100-150 мг/л, поскольку эти вещества необходимы для прироста биомассы в биоокислителях, и не превышение содержания органических веществ 300 мг/л по БПКполн.
Аэротенки – сооружения, имеющие большие поверхности, на которых закреплена живая биомасса.
Биофильтры представляют собой негерметичные ёмкостные сооружения, заполненные различной загрузкой (щебень, гравий, керамзит, пластмасса, стеклопор и т.д.) на поверхности которой развивается очищающая сточную воду биплёнка. Режим подачи исходной воды на биофильтр прерывистый: через 5-8 минут в течение 2-3 минут. Вода проходит сквозь тело загрузки биофильтра сверху вниз, контактирует с биоплёнкой, на которой из воды сорбируются растворённые и взвешенные вещества. Воздух, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов поступает снизу вверх за счёт естественной тяги или принудительно.
Эффект очистки сточных вод по БПКполн в зависимости от конструктивного и технологического решения аэротенков и биофильтров составляет 85-90%; углеродсодержащие вещества минерализуются в этих сооружениях до остаточных концентраций 15-30 мг/л и в них начинается начальная стадия нитрификации.
Среди водоохранных проблем одной из основных является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки 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 в нашей стране наиболее распространенным является метод обеззараживания воды хлором. Метод достаточно эффективен, но при нем не исключена возможность поражения человека канцерогенными веществами, возникающими при взаимодействии хлора с органическими загрязнителями. В ряде стран уже отказались от этого метода, перейдя на озонирование или обработку ультрафиолетом. У нас этот метод пока не получил достаточного распространения из-за дороговизны переоборудования водоочистных сооружений.
Современная технология очистки питьевой воды от других экологически опасных веществ — нефтепродуктов, СПАВ, пестицидов и т.п. 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 предотвратить заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также образование эрозии, оползней, обрушение берегов и т.п. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток, и будет способствовать чистоте водоемов.
Важную защитную функцию на любом водоеме выполняют водоохранные зоны. Ширина водоохранной зоны рек может составлять от 0,1 до 1,5-2 км, включая пойму реки, террасы и склон коренного берега. Назначение водоохранной зоны — предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. В пределах водоохранной зоны запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и т.п.
Основные мероприятия по защите подземных вод заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод, и защите их от загрязнения. Для борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения, предусматривают различные меры, в том числе: регулирование режима водоотбора; более рациональной размещение водозаборов по площади; определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин. Иногда применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода поверхностного стока в подземный. Созданием зон санитарной охраны вокруг водозаборов исключают возможность загрязнения подземный вод. Часто предпринимаются специальные мероприятия по изоляции источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта, а также перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительную откачку загрязненных подземных вод из специальных скважин.