Материал: Экология и окружающая природная среда

Под загрязняющим агентом водного бассейна понимают материальные субстанции (химические соединения, микроорганизмы, тепло), нарушающие нормы качества воды.

В зависимости от влияния на водную среду выделяют следующие группы загрязняющих веществ:

• -загрязняющие вещества, способные самоочищаться или включаться в природные циклы, т.е., вещества, поддающиеся биохимическому разложению (органические вещества);
• -загрязняющие вещества, накапливающиеся в живых организмах и поддающиеся медленному биохимическому окислению или разложению (фенолы, цианиды, ПАВ);
• -загрязняющие вещества, имеющие ярко выраженную токсичность, способные накапливаться в живых организмах и переходить от одного трофического уровня к другому (тяжелые металлы, пестициды, органические растворители);
• -патогенные организмы, вирусы, микробы и т.д.

Нормирование загрязнений гидросферы

Особенности нормирования химических веществ в водной среде обусловлены несколькими факторами.

• 1. С гигиенических позиций оценивается уровень загрязнения воды, предназначенной для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (спорт, купание, отдых).
• 2. Гигиенические нормативы качества воды распространяются не на весь водный объект, а только на пункты водопользования.
• 3. Вода используется населением не только для питья, приготовления пищи, личной гигиены, но и для хозяйственно-бытовых целей. В связи с этим при нормировании учитывается как непосредственное влияние химических загрязнителей на организм, так и их влияние на органолептические свойства и процессы самоочищения воды водоёмов.
• 4. Для всех водных объектов, используемых населением, устанавливаются единые гигиенические нормативы (ПДК, ОДУ).

В отличие от атмосферы, которая может рассматриваться как единое целое, водные бассейны более изолированы. В связи с этим по характеру использования водоемы подразделяют на две категории:

• --питьевого и культурно-бытового назначения;
• --рыбохозяйственного назначения.

Основным нормирующим показателем, характеризующим качество воды, как и атмосферы, является ПДК.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воде водоема (ПДКв, мг/л) -- это такая его концентрация, которая не оказывает негативного влияния на организм человека при различных видах употребления воды.

Нормами установлены ПДК более 2000 вредных веществ в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения и более 1130 веществ в водоемах рыбохозяйственного назначения. Это две самостоятельные, биологически несходные системы нормативов, так как человек слишком удален на биологической лестнице от форм водной биоты.

Кроме этого, при выделении зон ЧЭС и экологического бедствия предложено использовать суммарный показатель химического загрязнения (ПХЗ). Его расчет ведут по десяти соединениям с максимальным превышением ПДК.

Концентрация вредных веществ в водоемах, как и в атмосфере, зависит от их количества, выбрасываемого всеми источниками загрязнения. Чтобы эти концентрации не превышали ПДК, для каждого источника загрязнения устанавливают величину ПДС -- массы вещества, максимально возможной к отведению в единицу времени в данном пункте объекта при условии сохранения качества воды в контрольном пункте (г/м³).

Санитарные нормы и правила охраны поверхностных вод от загрязнения запрещают сбрасывать сточные воды в водоемы, если они:

• -могут быть устранены путем усовершенствования технологии, максимального использования в системах оборотного водоснабжения или устройства бессточных производств;
• -включают ценные отходы, которые можно утилизировать;
• -содержат исходное сырье, реагенты, полу- и конечные продукты в количествах сверх установленных нормами технологических потерь;
• -могут быть использованы для орошения при соблюдении санитарных требований.

Имеется несколько путей уменьшения количества загрязненных сточных вод, среди них следующие:

• 1) разработка и внедрение безводных технологических процессов;
• 2) усовершенствование существующих процессов;
• 3) разработка и внедрение совершенного оборудования;
• 4) внедрение аппаратов воздушного охлаждения;
• 5) повторное использование очищенных сточных вод в оборотных и замкнутых системах.

Методы очистки воды

Методы очистки сточных вод обычно классифицируют по характеру основных процессов, на которых они основаны. По этому признаку их подразделяют на механические, химические, физико-химические и биологические или биохимические.

• 1.Использование физических методов приводит лишь к изменению формы, размеров, агрегатного состояния и других физических свойств. При этом в последних не исчезают прежние и не возникают какие-либо новые вещества. Физические методы обеспечивают выделение из сточных вод до 95-99% взвешенных веществ и снижают органические загрязнения на 20-25%. Их разделяют на методы процеживания, отстаивания, центрифугирования и фильтрации. В качестве основного оборудования в них применяют различные модификации решеток, сит, отстойников, центрифуг, гидроциклонов и фильтров.
• 2.Химические методы применяют для удаления из сточных вод растворимых загрязнителей, используя различные реагенты. При взаимодействии с примесями последние образуют безвредные соединения или малорастворимые осадки, в состав которых переходят элементы вредных веществ. Таким образом, изменяются не только физические, но и химические свойства подвергаемых очистке систем. Основными методами химической очистки являются нейтрализация, окисление и восстановление.

Й.Нейтрализация.

Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технологических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН=6,5-8,5. Нейтрализацию можно проводить различным путем: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы и абсорбцией кислых газов щелочными водами. Выбор метода нейтрализации зависит от объема и концентрации сточных вод, наличия и стоимости реагентов.

• 1. Нейтрализация смешением. Этот метод применяют, если на предприятии имеются кислые и щелочные воды, не загрязненные другими компонентами. Кислые и щелочные воды смешивают в специальной емкости с мешалкой и без неё. В последнем случае перемешивание ведут воздухом.
• 2. Нейтрализация путем добавления реагентов. Для нейтрализации кислых вод могут быть использованы: NaOH, КОН, Na₂CO₃, СаСО₃, цемент и гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Са(ОН)₂ 5--10%. Реагенты выбирают в зависимости от состава и концентрации кислой сточной воды. При этом учитывают, будет ли в процессе образовываться осадок или нет.
• 3. Нейтрализация фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы. В этом случае для нейтрализации кислых вод проводят фильтрование их через слой магнезита, доломита, известняка, твердых отходов (шлак, зола). Процесс ведут в фильтрах-нейтрализаторах, которые могут быть горизонтальными или вертикальными.
• 4. Нейтрализация кислыми газами. Для нейтрализации щелочных сточных вод используют отходящие газы, содержащие СО₂, SO₂, NO₂, N₂O₃. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку самих газов от вредных компонентов.

ЙЙ.Окисление.

Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорат кальция, пероксид водорода, кислород воздуха, озон и др. В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переходят в менее токсичные, которые удаляют из воды.

• 1. Окисление хлором. Хлор и вещества, содержащие «активный» хлор, являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, фенолов, цианидов и др.
• 2. Окисление пероксидом водорода. Пероксид водорода является бесцветной жидкостью, в любых соотношениях смешивается с водой. Он может быть использован для окисления нитритов, цианидов, серо- и железосодержащих отходов и активных красителей.

В кислой среде пероксид водорода переводит соли двухвалентного железа в соли трехвалентного, азотистую кислоту -- в азотную, сульфиды -- в сульфаты. Цианиды в цианаты окисляются в щелочной среде (рН=9--12).

3. Окисление кислородом воздуха. Кислород воздуха используют при очистке воды от железа для окисления соединений двухвалентного железа в трехвалентное с последующим отделением от воды гидроксида железа. Образующийся гидроксид железа отстаивают в контактном резервуаре, а затем отфильтровывают.

Кислородом воздуха окисляют также сульфидные стоки целлюлозных, нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов.

4. Окисление озоном позволяет одновременно обеспечить обесцвечивание воды, устранение привкусов, запахов и обеззараживание. Озонированием можно очищать сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений: мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и др. При обработке воды озоном происходит разложение органических веществ и обеззараживание воды; бактерии погибают в несколько тысяч раз быстрее, чем при обработке воды хлором.

При введении озона в воду идут два основных процесса -- окисление и дезинфекция. Кроме того, происходит значительное обогащение воды растворенным кислородом.

Процесс очистки сточных вод значительно сокращается при совместном использовании ультразвука и озона, ультрафиолетового облучения и озона. Так, ультрафиолетовое облучение ускоряет окисление в 10²--10⁴ раз. загрязнение атмосфера влияние здоровье

ЙЙЙ.Очистка восстановлением. Методы восстановительной очистки сточных вод применяют в тех случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко используют для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка.