Читайте также:
|
Для обеспечения нормального функционирования завода в основном используются существующие внеплощадочные сети и сооружения водоснабжения и канализации. Для устаревшего и пришедшего в негодность оборудования в проекте предусматривается реконструкция части сетей и замена устаревшего оборудования на новое модернизированное.
Производственное водоснабжение завода предусматривается по замкнутой оборотной системе, что позволяет резко сократить водозабор на производственное водоснабжение (техническая вода подается только на подпитку).
При проектировании ГУП «ЛПЗ» существенно изменились расходы воды и сточных вод. Так на производственное водоснабжение требуется обеспечить равномерно в течение суток 200 м 3 /ч очищенной речной воды. Изменились в сторону ужесточения требования к этой воде.
В связи с резким уменьшением забора речной воды на промводозаборе из р. Днепр значительно снизится ущерб, наносимый флоре и фауне реки.
На оголовках всасывающих трубопроводов устанавливаются новые рыбозащитные кассеты.
В проекте разработаны совершенная технология умягчения осветленной речной воды, позволяющая помимо осуществления эффективного умягчения, сброс в канализацию минимального количества концентрата после промывки и регенерации с содержанием хлоридов, сульфатов и общего солесодержания ниже ПДК для рыбохозяйственных водоемов.
Вместо хлораторной запроектировано для первичного хлорирования применение раствора гипохлорита натрия, для обработки подпиточной воды для оборотных систем ГУП «ЛПЗ» применены установки ультрафиолетового излучения НПО «ЛИТ». Применены более прогрессивные трансформаторы «сухого» типа.
Для подогрева осветленной воды до температуры 15 ° С приняты экономичные теплообменники «Альфа Лаваль Поток».
Умягчение осветленной воды запроектировано на установках обратного осмоса, позволяющих по сравнению с Н-Na катионными фильтрами свести до минимума количество концентрата после промывки и регенерации с содержанием хлоридов, сульфатов и общего солесодержания.
Концентрат от промывки и регенерации установок обратного осмоса в количестве 30 м 3 /ч, содержащий сульфаты до 100 мг/л, хлориды - до 300 мг/л и общее солесодержание - до 1000 мг/л, направляется в хозбытовую канализацию ГУП «ЛПЗ».
Вместо хлорирования принят метод обработки подпиточной воды ультрафиолетом на установках НПО «ЛИТ», г. Москва.
Принятый метод исключпет попадание хлора в атмосферу при охлаждении оборотной воды в градирнях ГУП «ЛПЗ».
Ливненакопитель для достижения высокой степени очистки поверхностного стока перегораживается железобетонной стенкой с водопропускными окнами на две секции - «грязную» и «чистую». По железобетонной стенке проектируются поворотные нефтесборные трубы, отводящие нефтяную эмульсию в колодец, из которого она периодически откачивается на утилизацию. Дно ливненакопителя засаживается рогозом (высшей водной растительностью), извлекающим из воды практически все загрязняющие вещества.
Введение
Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу - одну из мощных сфер нашей планеты. Гидросфера, литосфера, атмосфера и биосфера взаимосвязаны, проникают одна в другую и находятся в постоянном, тесном взаимодействии. Все сферы в своем составе имеют воду. Водные ресурсы слагаются из статических (вековых) запасов и возобновляемых ресурсов. Гидросфера объединяет Мировой океан, моря, реки и озера, болота, пруды, водохранилища, полярные и горные ледники, подземные воды, почвенную влагу и пары атмосферы.
Вода - одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она является составной частью биосферы и обладает целым рядом аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы.
Гидросфера и ее охрана от загрязнения
Загрязнение - видимое или невидимое, на суше, воздухе или воде - является в настоящее время нежелательной, но так хорошо знакомой частью нашей жизни. Загрязнение может быть описано как внесение человечеством веществ или материалов, которые ухудшают качество окружающей среды. Эти вещества (поллютанты) вносятся в окружающую среду человеком, а не в результате естественных высачиваний нефти или извержений вулканов, которые могут быть названы естественными поллютантами. Многие поллютанты являются синтетическими веществами, чуждыми, а поэтому опасными для нас и других организмов.
Воздействие человека на живые ресурсы биосферы, в том числе Мирового океана, в наше время не ограничивается только изъятием биопродукции, культивированием и изменением состава и численности популяций. На протяжении последних десятилетий особенно быстро нарастает и расширяется влияние индустриализации и урбанизации современного общества, интенсификации и химизации сельского хозяйства и иных атрибутов научно-технического прогресса, которые сопряжены с загрязнением биосферы и появлением новых экологических факторов. Особое место в этой сложной и многоплановой проблеме занимают вопросы загрязнения Мирового океана. Многие, если не большинство, из токсических веществ, вышедших из-под контроля человека на суше, попадают в конечном счете в морскую среду, создавая ситуацию локального, регионального или глобального загрязнения морей и океанов.
За последнее время большую тревогу вызывает загрязнение морей и Мирового океана в целом (фоновое загрязнение). Глобальное (фоновое) загрязнение гидросферы определяется главным образом атмосферным переносом и выведением загрязняющих веществ из атмосферы. За исключением сырой нефти, все загрязняющие вещества поступают в Мировой океан в значительной мере через атмосферу. Ежегодно сжигается и выбрасывается в атмосферу свыше 109 тонн твердых, паро- и газообразных соединений. В атмосферных аэрозолях и выпадениях на океан обнаружены в заметных количествах такие продукты как ДДТ, полихлорированные бифенилы, ртуть, свинец, зола.
Основные источники загрязнения - бытовые и промышленные сточные воды (в прибрежных районах сосредоточено 60% крупных городов), нефть и нефтепродукты, радиоактивные вещества. Особо опасны загрязнения нефтью и радиоактивными веществами. Предприятия приморских городов выбрасывают в море тысячи тонн различных, как правило, неочищенных отходов, в том числе канализационные стоки. В моря выносятся загрязненные речные воды. Нефть и нефтепродукты попадают в воду в результате промывки цистерн, емкостей, в которых транспортируется нефть. Огромное количество нефти попадает в океан и в моря при авариях танкеров, нефтепроводов на нефтепромыслах, при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений в зоне материковых шельфов. При авариях нефтяных скважин в море выбрасываются многие тысячи тонн нефти.
Загрязнение является причиной гибели морских животных, ракообразных и рыб, водоплавающих птиц, тюленей. Известны случаи гибели около 30 тыс. морских уток, массовой гибели морских звезд в начале 1990-х в Белом море. Нередки случаи закрытия пляжей в связи с опасными концентрациями загрязняющих веществ в морской воде.
К сожалению, сохранить в широких масштабах неприкосновенность и первозданное состояние природных вод при современных темпах развития общества и научно-технического прогресса практически невозможно, поскольку деятельность человека глубоко затрагивает все звенья биосферы, в том числе и гидросферу.
Мероприятия по охране воды от загрязнения
Охрана воды от загрязнения проводится в соответствии с СанПиН №4630-88 «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения». Установлены предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воде.
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения вредными веществами предусматривает комплекс мер: разработку соответствующих законодательных актов; организацию мониторинга водных объектов; охрану поверхностных и подземных вод; подготовку воды, используемой в питьевых и хозяйственных целях; государственный контроль над использованием и охраной водных ресурсов.
Главная роль в охране вод играет государственный учёт поверхностных и подземных вод, который осуществляется в целях текущего и перспективного планирования рационального использования водных ресурсов, их восстановления и охраны. Своды систематизированных данных о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и использованию вод, а также о водопользователях включается в водный кадастр . Важной и сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения .
Поверхностные воды охраняются от засорения, истощения и загрязнения. Для предупреждения засорения осуществляют мероприятия, которые исключают попадание в них мусора, твердых отходов и других предметов, отрицательно воздействующих на качество вод и условия обитания гидробионтов. Строгий контроль за минимально допустимым стоком вод, ограничение их нерационального потребления способствуют защите гидросферы от истощения.
С целью защиты поверхностных вод от загрязнения предусматривается ряд мероприятий: мониторинг водных объектов; создание водоохранных зон; развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения; очистка промышленных и бытовых сточных вод; очистка и обеззараживание поверхностных и подземных вод, используемых для питьевых целей; наличие водоохранных лесных насаждений (до 50% хвойные породы, липа, тополь).
Мероприятия технологического характера
Меры технологического характера имеют целью разработку и применение безотходных производственных технологий, максимальное осуществление утилизации различных компонентов сырья и побочных продуктов производства. На промышленных предприятиях проводится замена токсичных продуктов на менее токсичные, внедряется бессточное производство. Перед сбросом сточных вод в водоемы предусматривается устройство очистных сооружений, сбросы осуществляются в разное время суток.
Существует несколько перспективных путей снижения количества загрязненных сточных вод: разработка и внедрение безводных технологических процессов; усовершенствование существующих процессов; разработка и внедрение более совершенного оборудования; внедрение аппаратов воздушного охлаждения; повторное использование очищенных сточных вод.
Наиболее рациональный способ сокращения объема сточных вод - создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, исключающих сброс воды в водоемы. При таком водоснабжении предусматривается необходимая очистка сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработка и повторное использование. Применение оборотного водоснабжения позволяет в 20-50 раз уменьшить потребление природной воды. Создание замкнутых систем технического водоснабжения с извлечением данных компонентов предусматривается при строительстве новых и реконструкции старых производств.
Организация зон санитарной защиты
Важное место в охране воды от загрязнения принадлежит организации и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения. Водоохранными зонами являются территории, примыкающие к акватории рек, водохранилищ и других поверхностных водных объектов. Зоны санитарной охраны устанавливаются в целях охраны водных объектов, используемых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также содержащих природные лечебные ресурсы и организуются в составе трех поясов: первый пояс (строгого режима), второй (пояс ограничений для защиты от возможного микробного загрязнения), третий (пояс ограничений для защиты от возможного химического загрязнения). Границы поясов и комплекс проводимых мероприятий устанавливаются в зависимости от вида водоисточников, степени их защищенности, возможности загрязнения, особенности санитарного состояния.
Пояс строгого режима включает территорию водозабора, водоподъемные устройства, головные сооружения, водопроводящий канал. Он предназначен для защиты места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения или повреждения.
Первый пояс ограждается и охраняется. Границы первого пояса водопровода из водоисточника устанавливается в радиусе 30-50 м. Первый пояс водопровода из открытого проточного водоема устанавливается на расстоянии 200 м вверх по течению, 100 м вниз по течению, 100 м по прилегающему к водозабору берегу от линии уреза воды.
Пояса ограничений включают территорию, предназначенную для предупреждения загрязнения воды источников водоснабжения. Размещение на этой территории различных объектов контролируется органами санитарно-эпидемиологической службы. В пределах второго и третьего поясов ограничивается строительство, спуск сточных вод, не разрешается использование водоема в спортивных и прочих целях.
Граница второго пояса поверхностных источников на водоеме должна быть удалена по акватории во все стороны от водозабора на 3-5 км, а боковые границы должны быть расположены на расстоянии 500-1000 м от уреза воды при летне-осенней межени. Граница третьего пояса на водоеме совпадает с границей второго пояса.
Размеры второго пояса для подземных источников определяются гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что микробное загрязнение, поступающее в водоносный пласт за пределами второго пояса, не достигает водозабора. Основным параметром, определяющим границы второго пояса, является время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору. Это время зависит от типа водозабора, гидрологических условий, степени защищенности подземных вод. Граница третьего пояса также определяется гидродинамическими расчетами с учетом времени продвижения химического загрязнения к водозабору.
Очистка бытовых сточных вод
При очистке сточных вод производится разрушение или извлечение из них вредных веществ.
Очистка бытовых сточных вод осуществляется канализацией – комплексом инженерно-технических сооружений и санитарных мероприятий, которые обеспечивают сбор, удаление, очистку, обеззараживание и обезвреживание сточных вод механическими и биологическими методами. При механической очистке сточные воды разделяют на жидкую и твердую части. Жидкая далее подвергается биологической очистке, которая может быть естественной и искусственной. Естественная биологическая очистка осуществляется на земледельческих полях орошения и фильтрации, а также в биологических прудах. Искусственная биологическая очистка проводится на специальных сооружениях (биофильтрах, аэротенках). Образующийся при этом ил обрабатывают на иловых площадках или в специальных устройствах – метатенках. Биологические пруды предназначены для глубокой очистки бытовых и производственных сточных вод, предварительно прошедших очистку на локальных очистных сооружениях. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. В окислительных процессах большую роль играет водная растительность, которая способствует снижению биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема.
В основе биологической очистки лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), который включает множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов - водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).
При суточных расходах бытовых сточных вод до 20 - 30 тыс. м 3 /сут широкое применение находят биофильтры, представляющие собой резервуар, который заполняется загрузочным материалом (гравий, керамзит, шлак). Сточная вода подается выше поверхности загрузочного материала; равномерно над ней распределяется через загрузочный материал, на поверхности которого образуется биологическая пленка (биоценоз), аналогичный активному илу в аэротенке.
Обеззараживание сточных вод , прошедших и не прошедших стадию биологической очистки, проводят газообразным хлором, хлорной известью и гипохлоритом натрия. Внедряется также обеззараживание озоном, УФ-лучами и электроимпульсным разрядом.
Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже его границы по течению водотока.
Очистка производственных сточных вод
Методы очистки производственных сточных вод подразделяются на механические, химические, физико-химические и биологические.
Для механической очистки применяются решетки, на которых задерживаются грубые примеси размером больше 5 мм; сита, задерживающие примеси размером до 5 мм; песколовки, служащие для задержания минеральных загрязнений; жироловки, маслоловушки, нефтеловушки, смолоуловители для улавливания соответствующих загрязнений, более легких, чем вода; отстойники для осаждения взвешенных веществ с удельным весом больше единицы.
При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90 % нерастворимых механических примесей различного характера (песок, глинистые частицы, окалина и другие), а из бытовых - до 60 %.
В целях очистки сточных вод от нефтепродуктов также широко применяется метод отстаивания, который в данном случае основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктом
Частицы последних под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму, и их размеры находятся в диапазоне от 2 до 3х10 2 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/дм 3 .
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.
Основными приемами химических методов являются нейтрализация, окисление и восстановление. Они могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими.
В целях нейтрализации кислых вод применяют щелочные реагенты: известь СаО, гашеную известь Са(ОН) 2 , кальцинированную соду Na 2 CO 3 , 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 СО 2 , SО 2 , NO X .
Сточные воды, содержащие окисленные переменновалентные элементы (Cr 6+ , Cl - , C1 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.
К физико-химическим методам относятся коагуляция, флокуляция, флотация, сорбция, адсорбция, экстракция, ионный обмен.
Коагуляция – процесс укрупнения коллоидных частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. Коагуляция не только приводит к слипанию частиц, но и нарушает агрегативную устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит разделение твердой и жидкой фаз.
Флотацией называется процесс выделения из воды в пенный слой взвешенных и эмульгированных загрязнений в результате прилипания к пузырькам газа, подаваемого снизу в очищаемой жидкости.
Сорбция представляет собой метод глубокой очистки производственных сточных вод 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, 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 м 2 /г.
Для концентрированных сточных вод, 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.
Ионный обмен - извлечение катионов и анионов из растворенных в сточных водах загрязнений при помощи ионитов, являющихся твердыми природными или искусственными материалами (например, искусственные ионообменные смолы). Извлеченные при помощи ионного обмена вещества в дальнейшем утилизируются или уничтожаются. Катиониты вступают в обмен с катионами, аниониты - с анионами.
Вода, занимая 71% поверхности Земли, является самым обильным и ценным ресурсом. Мировые запасы воды огромны - около 1389 млн. км3. Если распределить их поровну, то на каждого жителя планеты пришлось бы по 280 млрд. литров. Однако 97% водных ресурсов приходится на долю океанов и морей, в которых вода слишком соленая. Оставшиеся 3% - пресные воды. Они распределены следующим образом:
Вода составляет от 50-97% веса всех растений и животных и около 70% веса человеческого тела.
Из всей пресной воды человечество может использовать лишь 0,003%, т.к. она либо сильно загрязнена, либо залегает на больших глубинах и ее нельзя извлечь по приемлемым ценам, либо содержится в айсбергах, полярных льдах, в атмосфере и в почве.
Вода находится в постоянном круговороте, рис.1 .Этот естественный процесс рециркуляции происходит до тех пор, пока потребление воды не становится интенсивнее, чем восполняются ее запасы и пока не превышен объем отходов, делающий воду непригодной. Существует два источника пресной воды: поверхностные воды и грунтовые воды.
Рис. 1. Круговорот воды в биосфере.
Поверхностные воды – пресные воды, стекающие с определенной территории в ручьи, озера, болота и водохранилища. Территория, с которой в главную реку и ее притоки стекают поверхностные воды, с которыми могут поступать наносы и загрязняющие вещества, называется водосбросом, или водосбросным бассейном. Но использовать можно только часть годового стока.
Часть стоков имеет такую скорость, что их невозможно задержать, а другую часть необходимо оставить в реках для поддержания в них жизни. В засушливые годы суммарный объем стока значительно сокращается.
Грунтовые воды. Часть атмосферных осадков просачивается в землю и накапливается там в виде почвенной воды, заполняя поры почвы и грунта. В конечном счете большая часть почвенной влаги испаряется и возвращается в атмосферу.
Часть воды под влиянием силы тяжести перемещается вглубь и заполняет поры и трещины в слоях песка, гравия и песчаника. Зона, в которой водой заполнены все поры, называется зоной насыщения. Водопроницаемые, насыщенные водой отложения, называются водоносными горизонтами, а находящаяся в них вода – грунтовой водой. Если темпы забора воды из водоносного горизонта превышают темпы ее накопления, грунтовые воды превратятся из медленно возобновимого в невозобновимый ресурс в пределах человеческой жизни.
Подземные воды могут быть безнапорными и напорными. Безнапорные грунтовые воды находятся выше слоя водонепроницаемой горной породы или глины. Для забора безнапорных грунтовых вод используют скважины и колодцы и воду извлекают насосами.
Напорные грунтовые воды формируются между двумя водоупорными слоями (например, глина) и находятся под избыточным давлением. При вскрытии скважинами, воды могут самоизливаться на поверхность. Такие колодцы называются артезианскими. В других скважинах давление ниже и воду необходимо откачивать насосами.
Использование воды. Критериями использования воды служат показатели водозабора и водопотребления. Почти три четверти добываемой в мире воды идет на орошение, остальная вода используется в промышленности и коммунальном хозяйстве, для охлаждения оборудования на электростанциях и т.д.
На выращивание одной тонны пшеницы необходимо 1500 тонн воды, одной тонны риса – более 7000 тонн, одной тонны хлопка – 10000 тонн.
Огромное количество воды требуется для производства продовольствия и различной промышленной продукции. Прежде чем в магазине появится литровая банка консервов из фруктов или овощей, на нее будет истрачено 40 литров воды. Для производства суточной нормы пищевых продуктов на одного человека требуется около 6 м3 воды.
Проблемы водных ресурсов
Дефицит воды. Проблема обеспечения населения достаточным количеством пресной воды является актуальной для многих районов мира. ежегодно от засухи страдает около 25 млн. человек, из которых около 20 тыс. погибает. Серьезные засухи, приводящие к голоду и болезням, периодически отмечаются в 80 странах, большей частью Азии и Африки, в которых проживают 40% населения мира. Почти 150 из 214 крупнейших рек мира используются двумя и более странами. В этих государствах возникают споры и конфликты из-за пользования водой.
Избыток воды. Переизбыток осадков приводит к наводнениям. В Индии, например, 90% осадков выпадает с июня по сентябрь. В 1980-х годах от сильных наводнений пострадало около 15 млн. человек. Ежегодно погибало около 5000 человек, а материальный ущерб составил несколько десятков миллиардов долларов. Наводнения и засухи считаются стихийными бедствиями. Однако, начиная с 1960-х годов причиной резкого увеличения числа погибших во время наводнений стала деятельность человека. Уничтожение растительности и почв, удерживающих влагу, строительство дорог и других сооружений способствует быстрому стоку дождевой воды.
Зараженная питьевая вода. В 1983 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) подсчитала, что 61% сельского и 26% городского населения развивающихся стран, т.е. 1,5 млрд. человек, используют грязную воду. Ежегодно от холеры, дизентерии и др. заболеваний, передающихся через воду, умирает около 5 млн. человек (в среднем 13700 чел. в день).
Основные источники загрязнения вод. Из всего объема отбираемой воды только 1/4 используется безвозвратно, 3/4 воды возвращается со сточными водами. Даже после очистки сточные воды необходимо разбавлять чистой водой. Во всем мире на обезвреживание стоков затрачивается 5500 км3 чистой воды, т.е. 30% стока планеты. Основные источники загрязнения воды приведены на рис.2
Загрязнения можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию – нерастворимые, коллоидные и растворимые. По составу – минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Минеральные представлены песком, глиной, минеральными солями, растворами кислот, щелочей и др.
Органические – могут быть растительного, животного происхождения, а также содержать нефть и продукты, из нее получаемые, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВы).
Бактериальное и биологическое загрязнения – стоки предприятий пищевой и легкой промышленности, хозяйственно-бытовые стоки (стоки из туалетов, кухонь, душевых, прачечных, столовых и т.д.). На многих промышленных предприятиях вода используется как теплоноситель, растворитель, входит в состав продукции, применяется для мойки, обогащения, очистки сырья и продукции.
Кроме того во многих технологических процессах используются синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВы). В настоящее время это один из самых распространенных химических загрязнителей, с которым трудно бороться. СПАВы могут оказывать отрицательное влияние на качество воды, самоочищающую способность водоемов, организм человека, а так же усиливать неблагоприятное действие других веществ.
Немаловажным источником загрязнения являются пестициды, которые попадают в водоемы с дождевыми и талыми водами с поверхности почвы. При авиаобработке полей препараты сносятся потоками воздуха и осаждаются на поверхности водоема.
Значительным источником загрязнения водоемов нефтью и нефтепродуктами является нефтяная промышленность. Попадание нефти в водоемы происходит при смывах дождевыми и талыми водами разлитых на поверхность земли нефтепродуктов, при прорывах нефтепроводов, со сточными водами предприятий и др.
Большую опасность для водоемов представляют кислотные дожди.
Влияние нефти на водоем.
Плохо очищенные нефтесодержащие стоки способствуют образованию на поверхности водоема нефтяной пленки, толщиной 0,4-1 мм.
Одна тонна нефти может покрыть от 150 до 210 га водоема. При наличии нефтяной пленки резко падает количество растворенного в воде кислорода, т.к. кислород, содержащийся в воде расходуется на окисление нефтепродуктов, а новая порция не растворяется.
Уменьшение О2 резко сказывается на жизнедеятельности организмов и рыб. Угнетение дыхания рыб наблюдается при содержании О2 4,5 мг/л, а некоторых даже при 6-7,5 мг/л.
Из нефтяной пленки с поверхности водоема легкие фракции испаряются, водорастворимые - растворяются в воде, а тяжелые прилипают к твердым, взвешенным в воде частицам и оседают на дно и там скапливаются.
Опустившиеся на дно тяжелые остатки продолжают угнетать жизнь водоема: часть их разлагается на дне, загрязняя воду растворимыми продуктами распада, а часть вновь выносится на поверхность с выделяющимися со дна газами. Каждый пузырек донного газа, выходя на поверхность воды, лопается, образуя нефтяное пятно.
Образование донного осадка приводит к отравлению им зоо- и фитопланктона, служащего пищей для рыб.
Нефть и нефтепродукты придают воде нефтяной запах и привкус, в следствии чего вода водоема становится непригодной для водоснабжения.
При наличии в воде 0,2-0,4 мг/л нефти вода приобретает нефтяной запах, который не устраняется даже при фильтровании и хлорировании. Нефтяной запах распространяется на большие расстояния, чем какие-либо другие загрязнения.
Для рыб наиболее токсичны легкие фракции нефти, особенно ароматические углеводороды. Они способны накапливаться в тканях рыб и, попадая в организм человека, вызывать в жировых клетках образование канцерогенно-белкового комплекса. Мальки, вылупившиеся из икры загрязненной рыбы, имеют мутогенные нарушения (отсутствие жабр, две головы и др.)
Влияние на водоемы кислотных дождей
Дождевая вода имеес нейтральную реакцию (РН=7). Но поскольку даже в самом чистом воздухе имеется углекислый газ, то растворяя его вода приобретает РН - 5,6 - 5,7. Вымывая из загрязненной атмосферы кислые компоненты, в частности оксиды азота и серы дождь становится кислым.
В пресном водоеме вода чаще имеет не нейтральную, а щелочную реакцию (РН=8) за счет вымываемых из почвы минералов и разложения органичеаских остатков. К такому составу приспособились все обитатели рек и озер.
При выпадении кислых дождей, РН которых может достигать 2 - 3, вода некоторое время сохраняет щелочную реакцию, благодаря способности нейтрализовать поступающую в нее кислоту. Понемногу озеро начинает подкисляться. При РН = 7, когда вода приобретает нейтральную реакцию, в ней начинает падать содержание кальция. На нерестилищах гибнуть икра, которая нуждается в определенной дозе кальция для возникновения зародышей. При РН = 6,6 гибнут улитки, при РН = 6 исчезают креветки, погибает икра остальных земноводных, при РН = 5,5 сокращается видовое разнообразие живых существ. По мере гибели бактерий, разлагающих органику водоема начинают скапливаться отмершие кислые и другие органические остатки, Гибнет планктон, составляющий основу пищи для ихтиофауны. Нарушенное кальциевое равновесие у одних рыб нарушает перенос ионов в жаберные мембраны, у других - приводит к потере способности образовывать икру. Из донных осадков и окружающих почв начинают выщелачиваться токсичные металлы (алюминий, ртуть, свинец, кадмий, берилий, никель) . Часто они оказываются более опасными, чем сама по себе высокая кислотность. При РН = 5,5 бурно развиваются кислотные мхи, грибы. Когда РН достигает 4,5 рыбы в водоеме уже не остается, гибнут амфибии и многие насекомые. Вода в озере выглядит чистой и прозрачной, потому что в ней вымерли все микроорганизмы и органические остатки нетролнутыми ложатся на дно. Сфагнум, некторые водоросли и грибы образуют плотный ковер, препятствующий поступлению питательных веществ. Под этим ковром постепенно иссякают запасы кислорода и начинают развиваться бактерии - анаэробы, выделяющие углекислый газ, метан и сероводород.
Нормирование загрязнений в водных объектах
За основу нормирования качества воды в водных объектах берут совокупность допустимых значений показателей состава и свойств воды (ПДК вредных веществ в водном объекте), при которых сохраняются безопасность для здоровья человека и нормальные условия водопользования.
В основе нормирования лежат три критерия вредности: Заглушающие остальную растительность.
а) влияние на общий санитарный режим водного объекта,
б) влияние на органолептические свойства воды,
в) влияние на здоровье населения.
Влияние на общий санитарный режим оценивается по способности водоема к самоочищению; интенсивности процессов минерализации азотосодержащих соединений; интенсивности развития и отмирания водорослей.
Органолептические свойства (окраска, запах, привкус) легко обнаруживаются органами чувств человека и резко снижают пользование источником. Они не устраняются обычными методами очистки.
Влияние загрязнений на здоровье устанавливается длительными экспериментами на животных.
После изучения всех критериев, ПДК устанавливается по наиболее значимому (лимитирующему) показателю вредности.
Нормы каческтва поверхностных вод усианавливаются для хозяйтвенно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного использования.
К хозяйтвенно-питьевому относится использования водных объектов для бытовых целей и предприятий пищевой промышленности.
Коммунально-бытовое водопользование - использование водных объектов для купания, спорта и отдыха населения.
Рыбохозяйственные водотоки и водоемы используются для воспроизводства, промысла и миграции рыб, беспозвоночных и водных млекопитающих.
Как правило водоем загрязняется несколькими ингредиентами. Поэтому оценивается комбинированное воздействие загрязнений. При этом сумма отношений концентраций загрязняющих веществ (Ci) к их ПДК должна быть меньше или равна единице.
Рыбохозяйственные ПДК базируются на комплексных ихтиологических, гидробиологических, микробиологических и химических исследованиях.
Рыбохозяйственный ПДК это такая концентрация вредных веществ, при постоянном присутствии которых водоем остается практически чистым: 1- в нем не зарегистрированы случаи гибели рыб и их кормовых организмов; 2- не наблюдается постоянного исчезновения тех или иных видов рыб; 3 - не происходит порчи товарного качества рыбы; 4 - в водоеме не отмечаются условия, способные в определенные сезоны привести к гибели рыбы.
При разработке рыбохозяйственных ПДК проводится комплексное изучение, в лабораторных и полевых условиях на рыбах и на кормовых беспозвоночных организмах.
По относительной чувствительности к загрязнениям рыбы условно делятся на три группы:
высокочувствительные (лососевые, сиговые, осетровые, судак);
средней чувствительности (окуневые, корюшка, щука);
малочувствительные и не пригодные для токсикологических исследований (карп, карась, гупии).
Основными показателями служат: выживаемость, воспроизводство, темпы роста, неприятный привкус и запах, накопление токсикантов и возбудителей болезней.
Показатели качества воды
Основными показателями вод различных источников являются: физические, химические, биологические и бактериологические
Физические показатели характеризуются как общесанитарные. К ним относятся:
Цветность (окраска) оцениваются в условных единицах;
Вкус и запах обуславливаются растворенными солями, газами, органическими соединениями и оцениваются в баллах (органолептические), либо по порогу разбавления.
Химические показатели условно делятся на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества.
Главные ионы - наиболее распространены в природных водах анионы HCO-3, SO2-4, Cl- , CO2-3, HSiO-3 и катионы Na+ ,K+,Ca2+ , Mg2+, Fe2+, они составляют 90-95 % от общего содержания.
Растворенные газы: O2, CO2, H2S и др. Содержание кислорода в воде определяется поступлением его из воздуха и образования в результате фотосинтеза. Растворимость кислорода зависит от температуры воды. Зимой его меньше. СО2 находится как в растворенном виде, так и в виде углекислоты. Основными источниками СО2 являются биохимические процессы распада биохимических веществ. H2S бывает органического (продукт распада) и неорганического (растворение минеральных солей) происхождений. H2S придает воде неприятный запах и вызывает коррозию металла.
Биогенные вещества. К этой группе относятся необходимые для жизнедеятельности водных организмов и образующиеся в процессе обмена веществ соединения азота и фосфора.
Микроэлементы - элементы, содержание которых в воде менее 1 мг/л. Наиболее важны йод и фтор.
Органические вещества присутсвуют в виде гуминовых соединений образующихся при разложении растительных остатков и органических соединений поступающих со стоком. Их определяют показателями. ХПК (химическое потребление кислорода) и БПК (биологическое потребление кислорода). ХПК – это количество кислорода, которое идет на окисление органики химическим путем в присутствии катализатора (сульфата серебра или бихромата калия), мг/л. БПК – это количество кислорода, которое идет на окисление органики естественным путем (биологическое окисление веществ), мг/л.
Активная реакция рН. рН – это отрицательный логарифм конценрации ионов водорода в растворе.
Биологическими показателями качества воды являются гидробионты и гидрофлора.
Гидробионты - обитатели от дна до поверхности.
Гидрофлора - растительность макро- и микрофиты. Макрофиты - высшая форма растительности. Микрофиты - водоросли. При отмирании макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшающими органолептические показатели. Микрофиты - продуцируют кислород.
Бактериологические показатели - присутствие болезнетворных микроорганизмов (кишечной палочки). Содержание бактерий группы кишечной палочки в 1 литре воды определяет ее коли-индекс. наименьший объем воды (мл), приходящийся на 1 кишечную палочку называется коли-титром.
Требования к качеству воды зависят от цели ее использования. В табл. приведены требования к качеству питьевых вод.
К воде, применяемой для промышленных целей предъявляются менее жесткие требования. Причем исходят из технологии (для котлов - мягкую и т.д.).
Все водоемы в зависимости от целей водопользования делятся на хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного назначения (табл.).
| Показатели | Цели водопользования |
|||||
| Хоз-питьевые нужды населения | Коммун.-быт. нужды населения | Нужды рыбного хоз-ва | ||||
| высш. и 1 кат. | ||||||
| Взвешенные вещества | При сбросе сточных вод и др. работах на водном объекте содержание взвешенных веществ в контрольном створе не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более, чем на | |||||
| Плавающие примеси (в-ва) | На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопления др. примесей. | |||||
| Не должна обнаруживаться в столбике | Вода не должна приобретать посторонней окраски. | |||||
| Запахи, привкусы | Вода не должна приобретать запахи интенсивности > 1 балла, обнаруживаемые: | Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу рыбы. | ||||
| непосредственно, при хлорировании и др. способах обработки | непосредственно | |||||
| Температура | Летняя температура воды после сброса не должна превышаться более, чем на 30 по сравнению со среднемесячной t 0C воды самого жаркого мес. за последние 10 лет | 0C воды не должна повышаться по сравнению с естественной температурой объекта более, чем на 50. | ||||
| Водородный показатель(рН) | Не должен выходить за пределы 6,5-8,5. | |||||
| Минерализация | Не более 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350мг/л, сульфатов 500 мг/л, железа не более 0,3 мг/л, общая жесткость 0,7 мг-экв/л | Нормируется по показателю "привкуса" | Нормируется согласно таксациям рыбо-хозяйствееных водных объектов | |||
| Растворенный кислород | Не должен быть менее 4 мг/л в любой период года | В зимний подледный период должен быть не менее | ||||
| В летний период не менее 6 мг/л | ||||||
| Биохимическое потребление кислорода, БПКполн. | Не должно превышать при температуре 20 0С | |||||
| Химическое потребление кислорода, ХПК | Не должно превышать | |||||
| Химические вещества | ||||||
| Возбудители заболеваний | Вода не должна содержать возбудителей заболеваний, в т.ч. жизнеспособные яйца гельминитов (оскарид, власоглав, токсокар, фасциол) и жизнеспособных патогенных кишечных простейших. | |||||
| Токсичность воды | Вода водного объекта не должна оказывать хронического токсического действия на тест-объекты. |
Условия сброса сточных вод в водоемы
Условия сброса сточных вод в водоемы регламентируются "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами". В эти правила включены основные положения охраны поверхностных вод от загрязнения, нормативы качества воды водоемов, используемых для хозяйственно-питьевых, коммунально-бытовых и рыбохозяйственных целей; технические условия отведения сточных вод в водоемы, порядок согласования и контроля. Правила распространяются на проектируемые, рекоструируемые, расширяющиеся и действующие предприятия.
При определении условий спуска сточных вод в водоем в превую очередь рассматриваются следующие возможности:
Совершенствование технологии производства, направленное на сокращение водопотребления и сброса сточных вод в водоем (вплоть до его устранения); использование сточных вод в системах оборотного водоснабжения, а также уменьшение степени загрязнения сточных вод.
Использование очищенных и обезвреженных городских сточных вод в технологическом водоснабжении предприятий.
Использования сточных вод данного предприятия для технического водоснабжения других предприятий.
Совместная очистка и обезвреживание сточных вод данного предприятия со сточными водами других предприятий и с городскими сточными водами.
Самостоятельная очистка и отведение сточных вод.
Сброс сточных вод не допускается
При размещении предприятия на маломощном водоеме, когда возможность разбавления в нем сточных вод и его самоочищение ограничено.
При наличии в сточных водах высокотоксичных веществ, ПДК которых в водоеме чрезвычайно низки.
Когда на водоеме расположены другие объекты, создающие а водоеме высокий уровень загрязнения.
Показателем безопасной величины сбрасываемых стоков является предельно допустимый сброс (ПДC). Он рассчитывается:
ПДС=q . CПДС, г/час,
где q - максимальный расход сточных вод, м3/час;
Спдс - допустимая концентрация загрязняющих веществ в спуске, г/м3. Спдс = n . (Cпдк – Сф) + Сф,
где Сф – фоновая концентрация загрязняющих веществ в водотоке.
Очистка сточных вод
Сточные воды промышленных предприятий подразделяются на:
– хозяйственно-фекальные (от санитарно-бытовых помещений, душевых, туалетов, столовых и др.),
– ливневые (от смыва полов, дождевые, снеговые, воды с промышленных площадок)
– производственные (из технологических процессов), которые в свою очередь делятся на условно-чистые (из холодильников, теплообменников и др.) и загрязненные.
Стоки разных видов, как правило, сбразываются в свою систему канализации. Все стоки, за исключением условно-чистых перед их использованием или сбросом должны подвергаться очистке.
Условно-чистые воды должны направляться на охлаждение или нагревание и возвращаться в оборотный цикл.
Основные способы очистки сточных вод приведены на рис.
Способы очистки сточных вод деляться на механические, физико-химические, электро-химические, биохимические.
Механическая очистка.
Процеживание. Для извлечения крупных примесей, во избежание засорения труб и каналов, используют решетки.
Для удаления более мелких взвешенных частиц применяют сита, отверстия, которых зависят от улавливаемых примесей (0,5-1 мм).
Для очистки от грубодисперсных примесей используется отстаивание в песколовках, отстойниках, нефтеловушках, осветлителях и др.
Песколовки предназначены для удаления механических примесей, размером более 250 мкм (песка, окалины). Принцип действия песколовки основан на изменении скорости движения твердых тяжелых частиц в потоке жидкости. Песколовки могут быть различных конструкций (с горизонтальным, вертикальным или круговым движением воды).
Диаметр удаляемых частиц 0,2-0,25 мм продолжительность протекания вод не более 30 сек., глубина песколовок 0,25-1 м, ширина определяется расчетным путем.
Нефтеловушки. Применяются для выделения из сточных вод нефтепродуктов, масел и жиров. Принцип работы основан на всплывании частиц с меньшей, чем вода, плотностью (рис.).
Скорость движения воды в нефтеловушке от 0,005-0,01 м/с, при этом всплывает 96-98% нефти. Скорость всплывания частиц зависит от их размера, плотности и вязкости раствора. Всплывают частицы 80-100 мкм. Время отстоя около 2 часов. Глубина нефтеловушки 1,5-4 м, ширина 3-6 м, длина около 12 м, количество секций не менее двух, соединенных последовательно.
Фильтрование. Применяется для выделения из сточных вод тонкодисперсных твердых и жидких частиц, которые не отстаиваются (рис.). В качестве фильтрующих материалов используются металлические сетки, тканевые фильтры (хлопчато-бумажные, из стекло- и искусственного волокна), керамические, иногда используются зернистые материалы (песок, гравий, торф, уголь и др.). Это, как правило, резервуар, в нижней части которого устроен дренаж для отвода очищенной воды. Скорость фильтрования 0,1-0,3 м/час. Очистка фильтров проводится путем продувки воздухом или промывкой.
Гидроциклоны очищают сточные воды отвзвешенных частиц под действием центробежной силы (рис.). Вода с высокой скоростью тангенциально подается в гидроциклон. При вращении в нем жидкости на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока. Чем больше разность плотностей, тем лучше разделение.
Физико-химические методы очистки.
Флотация применяется для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые плохо отстаиваются. Для этого в воду подают воздух под давлением через перфорированные трубы с мелкими отверстиями. При движении через слой жидкости, пузырьки воздуха сливаются с частичками загрязнений и поднисают их на поверхность воды, где они собираются в виде пены. Эффект очистки зависит от величины пузырьков воздуха, которые должны иметь размер 10-15 мкм. Степень очистки составляет 95-98%. Для увеличения степени очистки в воду можно добавить коагулянты. Иногда во флотаторе одновременно проводится и окисление, тогда воду насыщают воздухом, обогащенным кислородом или озоном. В других случаях для устранения окисления флотацию осуществляют инертными газами. Флотация бывает напорная и вакуумная.
Адсорбционная очистка (очистка на твердых сорбентах) применяется для глубокой очистки сточных вод при незначительной концентрации загрязнителей, если они биологически не разлагаются или являются сильными ядами (фенолы, гербициды, пестициды, ароматические и нитросоединения, СПАВы, красители и т.д.).
Адсорбция может быть реагентной, т.е. с извлечением вещества из адсорбента и деструктивной, с уничтожением извлекаемого вещества вместе с адсорбентом. Эффективность очистки, в зависимости от применяемого адсорбента, 80-95%. В качестве адсорбентов используются активированный уголь, зола, шлаки, синтетические сорбенты, глины, силикогели, алюмогели, гидраты окислов металлов. Наиболее универсальны активированные угли с радиусом пор 0,8-5 нм. Процесс адсорбции проводят либо при интенсивном перемешивании адсорбента и воды, с последующим отстаиванием, либо фильтрованием через слой адсорбента. Отработанный адсорбент регенерируют перегретым паром или нагретым инертным газом.
Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cl, Va, Mn и др.), а так же соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества. Суть метода состоят в том, что существуют природные и синтетические вещества (иониты), нерастворимые в воде, которые при смешивании с водой обменивают свои ионы на ионы, содержащиеся в воде. Иониты, способные поглощать из воды положительные ионы называют катионитами, а отрицательные – анионитами. Иониты, обменивающие и катионы и анионы, называются амфотерными. К неорганическим природным ионитам относятся цеолиты, глинистые минералы, полевые шпаты, различные слюды. К неорганическим синтетическим относятся силикагели, труднорастворимые окиси и гидроокиси некоторых металлов (алюминия, хрома, циркония и др.).
Органические природные иониты – это гуминовые кислоты почв и углей. К органическим искусственным относятся ионообменные слюды. Упрощенно формулу катионита можно записать RH, а анионита – ROH, где R – сложный радикал.
Реакция ионного обмена протекает следующим образом:
при контакте с катионитом
RH+NaCl - RNa+HCl,
при контакте с анионитом
RОH+NaCl - RCl+NaOH.
Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят на установках периодического и непрерывного действия (рис.).
Экстракция применяется для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Экстракция выгодна, если стоимость извлекаемых веществ компенсирует затраты на ее проведение. При концентрации 3-4 г/л экстракция выгоднее адсорбции.
Экстракция проводится в 3 стадии:
интенсивное смешивание сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем). При этом образуются две жидкие фазы; одна фаза - экстракт, содержащий извлекаемые вещества и экстрагент, другая – рафинад - сточную воду и экстрагент;
разделение экстракта и рафината;
регенерация экстрагента из экстракта и рафината.
Экстрагент из экстракта выделяется выпариванием, дистилляцией, химическим взаимодействием и осаждениями.
Ультрафильтрация – процессы фильтрования растворов через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое. Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества, размером =
Химические методы.
К химическим методам очистки сточных вод относят нейтрализацию, коагулирование и флокулирование, окисление и восстановление. Химическая очистка проводится как доочистка вод перед биологической очисткой или после нее.
Нейтрализация. Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, перед сбросом в водоемы или перед технологическим использованием подвергаются нейтрализации. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5...8,5. Для нейтрализации кислых стоков используют щелочи, для нейтрализации щелочных – кислоты.
Нейтрализацию можно проводить различными путями: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием через нейтрализующие материалы. Для нейтрализации кислых вод используют щелочи (NaOH, KOH), соду(Na2CO3), аммиачную воду (NH3OH), карбонаты кальция и магния (CaCO3 и MgCO3), доломит (CaCO3 и MgCO3), цемент. Однако наиболее дешевым реагентом является известковое молоко(Ca(OH)2).
Для нейтрализации щелочных сточных вод используют магнезит, доломит, известняк, шлак, зола, а также применяются отходящие газы, содержащие СО2, SО2, NО2, N2О3 и др. При этом происходит очистка дымовых газов от кислых компонентов.
Коагуляция – это процесс укрупнения дисперсных частиц при их взаимодействии и объединения в агрегаты. В очистке сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмулированных веществ. Коагулянты в воде образуют хлопья гидратов окисей металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести и улавливают коллоидные и взвешенные частицы.
Флокуляция – это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высоко молекулярных соединений, называемых флокулянтами. В отличии от коагуляции агрегатизация происходит не только в результате контакта, но и в результате взаимодействия флокулянта и извлекаемого вещества. Для очистки используют природные и синтетические (полиакриламид, крахмал, целлюлозы) флокулянты.
Очистка окислением и восстановлением.
Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорную известь, гипохлориты кальция и натрия, перманганат калия, бихромат калия, перекись водорода, кислород воздуха, озон и др.
При окислении токсичные загрязнения переходят в менее токсичные с последующим удалением из воды. Очистка окислением связана с большим расходом реагентов, поэтому окисление используется тогда, когда загрязнители трудно извлечь другими способами.
Окисление хлором. Хлор и вещества, содержащие активный хлор являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, фенолов, цианидов и бактерий.
При обеззараживании вод цианидов их окисляют до азота и диоксида углерода
При хлорировании воды бактерии, находящиеся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток.
Окисление кислородом воздуха используется при очистке воды от железа, для окисления двухвалентного железа в трехвалентное и последующим отделением гидроокиси железа
Очистка восстановлением применяется в тех случаях, когда вода содержит лекго восстанавливаемые вещества (соединения ртути, хрома, мышьяка). При этом их восстанавливают до металлов, а затем удаляют фильтрованием или флотацией.
Электрохимические методы очистки. Для очистки вод от различных растворенных и диспергированных примесей применяют анодное окисление, катодное восстановление, электрокоагуляцию, электрофлотацию, электродиолиз. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электроического тока.
Биохимические методы очистки.
Биохимические методы очистки применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических соединений (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.). Процесс очистки основан на том, что некоторые микроорганизмы используют загрязняющие вещества в пищу. Биохимическое окисление возможно, если отношение (БПКП/ ХПК) 100 >= 50%, сточные воды не содержат ядовитых примесей тяжелых металлов, и концентрация биологически неокисляемых веществ не превышает определенных значений.
Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки. При аэробном методе используются микроорганизмы, для жизни которых необходим кислород и температура 20-40 0С.
Анаэробные методы протекают без кислорода, их используют в основном для обеззараживания осадков.
Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены в основном 12-ю видами микроорганизмов и простейших (черви, пресневелые грибки, дрожжи, скопление бактерий, рачки и др.). Химический состав активного ила можно записать Сm Hn Ok Nc Si.
Биоразлагаемость сточных вод характеризуется через их биохимический показатель БПКП/ ХПК. Бытовые сточные воды имеют показатель > 0,5, промышленные (0,05-0,3).
По биохимическому показателю сточные воды делятся на четыре группы:
биохимический показатель > 0,2 – воды хорошо очищаются биохимически (пищевые предприятия, нефтехимия);
биохимический показатель 0,1-0,02 – воды после механической очистки могут быть направлены на биохимическое окисление;
БП – 0,01-0,001 – стоки могут быть направлены на биохимическую очистку после механической и локальной физико-химической очистки.
БП4-5 г/л. Конечными продуктами брожения являются спирты, кислоты, газы брожения (СО2, Н2, СН4).
Для очистки сточных вод используют метановое брожение.
Процесс брожения проводят в метантенках – герметически закрытых резервуарах, оборудованных приспособлениями для ввода несброженного и отвода сброженного осадка (рис.). Перед подачей в метантенк осадок должен быть по возможности обезвожен.
Дезинфекция сточных вод. Перед спуском в водоемы сточные воды должны обеззараживаться (дезинфецироваться). Эффективность обеззараживания определяется коли-титром (наименьший объем в мм сточной воды, в котором содержится одна кишечная палочка). Обеззараженной считается вода с коли-титром 0,001.
Обеззараживание производят жидким хлором, гипохлоритом натрия или калия, хлорной известью, озоном и др. Продолжительность контакта воды с хлором 30 мин. Расход хлора от 3 до 10 г/м3. Озон обладает большим бактерицидным действием, чем хлор. Озон одновременно с обеззараживанием проводит улучшение физико-химических и органолептических показателей воды. Озон получают из воздуха в специальных установках. Для получения 1 кг озона требуется 50-60 м3 воздуха.
Обработка осадков.
После биохимической очистки образуется большое количество осадков. Для их обеззараживания используются анаэробное сбраживание в метантенках, стабилизация, кондиционирование, обезвоживание или термическая обработка. Стабилизацию осадков проводят для разрушения биологически разлагаемой части органичского вещества на двуокись углерода, метан и воду. Ее ведут с помощью микроорганизмов в аэробных и анаэробных условиях. В анаэробных условиях проводится сбраживание в септиках, двухярусных отстояйниках, осветлителях, перегревателях, метантенках.
МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАКЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
КИЕВСКАЯ ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА
«ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ОХРАНА ГИДРОСФЕРЫ»
Методическая разработка
Учитель географии
Тема: Загрязнение и охрана ГИДРОСФЕРЫ
Класс : 6
Тип урока: комбинированный, конструирование способа действия на ФГОС.
Планируемые результаты : выявить источники загрязнения гидросферы, а также меры по охране гидросферы, работать в паре, излагать свою точку зрения, создать коллективный мини проект.
Предметные результаты обучения: знать географическую номенклатуру по теме объекты гидросферы, географические объекты.
Метапредметные результаты обучения: умение организовать свою деятельность, определять цели урока, умения работать в коллективе, высказывать свои суждения, делать выводы.
Универсальные учебные действия:
Личностные: выявление причинно-следственных связей, высказывать суждения.
Регулятивные: оценивать работу одноклассников, работать в соответствии с поставленными целями, сравнивать полученные результаты с ожидаемыми.
Коммуникативные: умение общаться и взаимодействовать с друг другом.
Познавательные: проявление учебно-познавательного процесса к географической науке.
Цель урока:
Расширить и углубить знания о значении, загрязнении гидросферы, а также выявить последствия загрязнения гидросферы и меры по охране водной оболочки Земли.
Задачи:
Образовательные:
1. Выявить взаимосвязи вода-человек.
2. Показать последствия воздействия человека на гидросферу.
3. Создать условия для навыков проектной деятельности.
Воспитательные:
1. Познакомиться с источниками загрязнения гидросферы, выявить пути решения источников загрязнения гидросферы.
Развивающие:
1. Способствовать формирование и развитие экологических качеств личности.
2. Развитие интереса учащихся к глобальным проблемам современности.
План урока:
1. Организационный момент.
2. Работа над пройденным материалом.
3 Формулирование темы и цели урока.
4. Значение гидросферы.
5. Физкультминутка.
6. Работа над проектом.
Цель: выявить причины загрязнения гидросферы и меры по охране водной оболочки Земли.
Этапы проекта:
Выявление основных источников загрязнения гидросферы;
Меры по охране;
Создание агидплакатов;
7. Итог урока.
8. Рефлексия.
9. Домашнее задание.
ХОД УРОКА
1. Организационный момент.
Приветствие. Организация на урок.
2. Работа над пройденным материалом.
--- Мы с вами подошли к заключительной теме большого раздела, который называется ……….ответы детей (гидросфера).
На проверку усвоения пройденного материала я предлагаю вам провести игру «Географическое лото».
Проводиться игра
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
3 Формулирование темы и цели урока.
--- Послушайте стихотворение:
Вода-это божий источник,
Вода-это солнечный свет!
Воде задаём мы вопросы,
С водой получаем ответ.
Водой очищаем мы тело,
В воде плещет наша душа.
Когда говоришь ты с водою,
То надо шептать не спеша.
Водой умываем ребёнка,
Чтобы смылась беда.
Вода это чудо природы,
И нам без воды не прожить.
Вода-достояние народа!
Водой мы должны дорожить!!!
Ребята на основе прослушанного стихотворения скажите, о чем пойдет речь сегодня на уроке…………… ответы детей (о значении воды)
--- Послушайте еще одно стихотворение:
Речушка вдоль околицы текла.
Негромкая.
Но мы ее любили,
Ведь она для нас первою была,
И значит лучшею на свете.
Сейчас в ней всякий хлам,
И ржавь и слизь зеленая,
И хвощ болотный вылез.
Как будто люди целью задались
Убить - ее
И своего добились.
О чем еще пойдет речь сегодня на уроке ……ответы детей (о загрязнении воды)
Давайте сформулируем тему урока ……ответы детей (значение и загрязнении гид-ры)
Теперь давайте сформулируем цель нашего урока…. ответы детей
4. Значение гидросферы.
--- Вода – бесценный дар природы.
Вода – одно из главных богатств на Земле.
Жизнь без воды невозможна!
Вода растекается по всей Земле огромными океанами и маленькими лужами.
Вода входит в состав всех живых организмов. Да и сами мы, больше чем на половину состоим из воды.
Вода дороже золота, утверждали бедуины всю жизнь кочевавших в песках. Они знали, что никакие богатства не спасут путника в пустыни, если иссякнет запас воды.
Ребята, каково еще значение воды……… ответы детей .
В воде мы моемся, купаемся, катаемся на санках, коньках, лыжах. Пьем. Необходима для растений, животных, птиц.
Человек может прожить без воды всего несколько дней.
Вот она какая вода!
Воду используют для отраслей хозяйства, как транспортные пути, для отдыха, рыболовства.
- бытовой мусор
- нефть
- вырубка лесов вдоль водоемов
Ребята а к чему может привести загрязнение гидросферы?
………ответы детей
1. гибель живых существ
2. истощение пресной воды
3. заболеваниям.
4. пересыхание рек и озер.
2 группа: Меры по охране.
- не мыть машины на берегах водоемов
- не захламлять мусором берега
- не кидать в водоемы мусор
3 группа: Создание агидплаката.
7. Итог урока.
--- Составление памятки:
ПАМЯТКА
1. Не загрязняйте реки и озера!
2. Бережно относиться к питьевой воде!
3. Очищать промышленные и бытовые воды!
4. Соблюдать правила транспортировки грузов!
5. Соблюдать правила отдыха на побережье водоемов!
6. Соблюдать правила по ловле рыбы!
А закончить урок я хочу такими словами:
Пусть на Земле и не умирают реки
Пусть стороной обходят их беда
Пусть чистой остается в них на веки
Студеная и чистая вода!
8. Рефлексия.
Интересно ли вам было сегодня на уроке?
Узнали вы что-нибудь важное, нужное на уроке?
Считаете ли вы, что проблема охраны воды столь важна для человека?
Какие меры по охране воды могут предпринять жители нашего поселка, чтобы сохранить воду чистой?
Я предлагаю заполнить вам лист самоконтроля.
Лист самоконтроля:
Ф. И.______________
Попробуйте определить собственные знания и умения следующим образом:
Поставьте знак + в одном из утверждений
1. «Я все понял, смогу объяснить этот материал другому»
2. «Я понял материал, могу объяснить другому, но при некоторой помощи учителя»
3. «Я понял материал частично»
4. «Я ничего не понял»
Попытайтесь объективно оценить свою работу и поставить себе оценку:
Ставлю себе________
Оценка учителя_____
9. Домашнее задание.
Заполнить таблицу «Путеводитель»
Приложение
«Географическое лото»
Вопросы для учащихся:
1. Вдающаяся в сушу часть океана, моря или озера.
2. Начало реки.
3. Река, впадающая в другую реку.
4. Искусственный водоем.
5. Величайшее море-озеро.
6. Великая река России.
8. Место где река впадает в море.
9. Самый большой океан.
11. Самое глубокое озеро мира.
13. Самый маленький океан.
14. Группа близлежащих островов.
Правила игры:
Учащиеся поочередно отвечают на вопрос и закрывают фишкой.
Используемые ресурсы
Используемые ресурсы
nsportal. ru/shkola/geografiya... копия
mirgeografii. ru/zagryaznenie... копия
do. gendocs. ru/docs/index-10370.html копия
knowledge. allbest. ru/ecology... копия
