Экологическая безопасность. эк без. Закон О животном мире
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
2.Сточные воды Защита гидросферы от вредных выбросов Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки промышленных выбросов. В отличие от рассеивания выбросов в атмосфере разбавление и снижение концентраций вредных веществ в водоемах происходит хуже, водная среда более ранима и чувствительна к загрязнениям. Защита гидросферы от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов и средств: * рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода; * разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций с применением специально организованных и рассредоточенных выпусков; * использованием средств очистки стоков. Для стимулирования предприятий к качественной очистке собственных стоков целесообразно организовывать водозабор на технологические нужды ниже по течению реки, чем сброс сточных вод. Если при этом для технологических нужд требуется чистая вода, предприятие будет вынуждено осуществлять высокоэффективную очистку собственных стоков. Рассредоточенные выпуски стоков осуществляют через трубы, проложенные поперек русла реки, этим увеличивается интенсивность перемешивания и кратность разбавления стоков. Методы очистки сточных вод можно подразделить на: * механические; * физико − химические; * биологические. Механическая очистка сточных вод от взвешенных частиц (твердых частиц, частиц жиро−, масло− и нефтепродуктов) осуществляется: * процеживанием; * отстаиванием; * обработкой в поле центробежных сил; * фильтрованием; * флотацией. Процеживание применяют для удаления из сточной воды крупных волокнистых включений. Процесс реализуют на вертикальных и наклонных решетках с шириной прозоров 15...20 мм и на волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит. Очистка решеток и волокноуловителей от осадков частиц осуществляется вручную или механически. Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) примесей с плотностью, большей (меньшей) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях. Песколовки применяют для отделения частиц металла и песка размером более 250 мкм. Песколовки бывают с горизонтальным, вертикальным и круговым движением воды. Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроциклонах. Механизм действия гидроциклонов аналогичен механизму действия газоочистных циклонов. Под действием центробежной силы, возникающей во вращающемся потоке, происходит более интенсивное отделение взвешенных частиц от потока воды. Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей как на начальной, так и конечной стадиях очистки. Часто используют зернистые фильтры из несвязанных или связанных (спеченных) между собой частиц. В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п. Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод более мелких взвешенных частиц или жировых веществ. По направлению движения основного потока воды различают отстойники вертикальные, горизонтальные, диагональные и радиальные. Флотация заключается в обволакивании частиц примесей мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены. В зависимости от способа образования пузырьков различают флотацию пневматическую (напорную, вакуумную), пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию. На практике наибольшее распространение получила пневматическая, которая основывается на уменьшении растворимости газа в воде при снижении его давления. При резком снижении давления происходит выделение из воды излишнего воздуха в виде пузырьков. Если вода с атмосферным давлением направляется в камеру под вакуумом, такая флотация называется вакуумной; если из −под напора в открытую камеру, − напорной. Флотация осуществляется во флотационных камерах. Физико − химические методы очистки применяют для удаления из сточной воды растворимых примесей (солей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и др.), а в ряде случаев и для удаления взвесей. Как правило, физико − химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных веществ. Из физико −химических методов наиболее распространены электрофлотационные, коагуляционные, реагентные, ионообменные и др. Электрофлотация находит широкое применение наряду с пневматической флотацией для удаления маслопродуктов и мелкодисперсных взвесей. Она осуществляется путем пропускания через сточную воду электрического тока, возникающего между парами электродов (железные, стальные, алюминиевые). В результате электролиза воды образуются пузырьки газа, прежде всего легкого водорода, а также кислорода, которые обволакивают частички взвесей и способствуют их быстрому всплытию на поверхность. Электрофлотация осуществляется в электрофлотационных установках. Коагуляция − физико − химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В результате коагулирования устраняется мутность воды. В качестве веществ − коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, хлорид железа, сульфат железа и др. Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в камерах, откуда вода направляется в отстойники, где хлопья отделяются отстаиванием. Необходимые для коагулирования ионы алюминия или железа иногда получают электрохимическим путем. Сущность реагентного метода заключается в обработке сточных вод химическими веществами − реагентами, которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нерастворимые соединения. Последние затем могут быть удалены одним из описанных выше методов удаления взвесей и осветления воды. Этот метод находит применение для очистки сточных вод от солей металлов, цианидов, хлоридов, фторидов и т.д. Разновидностью реагентного метода является процесс нейтрализации сточных вод. Согласно действующим нормативным документам сбросы сточных вод в системы канализации населенных пунктов и в водные объекты допустимы только в случаях, если имеют рН = 6,5…8,5. Если -н сточных вод соответствует кислой или щелочной среде, сточные воды подлежат нейтрализации до установленных значений рН. Ионообменная очистка сточных вод заключается в пропускании сточных вод через ионообменные смолы, которые подразделяются на катионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену катионы (чаще всего водорода Н+), и анионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену анионы (чаще всего гидроксильную группу ОН-). При прохождении сточной воды через смолы подвижные ионы смолы заменяются на ионы соответствующего знака токсичных примесей. Например, катион тяжелого металла заменяет катион водорода, а токсичный анион соли металла − анион ОН-, происходит сорбирование токсичных ионов смолой. Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа. Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и производственных сточных вод. Бактерии находятся в активном иле, представляющем собой темно − коричневую или черную жидкую массу, обладающую землистым запахом. С биологической точки зрения активный ил − это скопление аэробных бактерий в виде зоогелей. Кроме микробов в иле могут присутствовать простейшие (в аэротенках), черви, личинки насекомых, водные клещи в биофильтрах. Биологическую очистку ведут или в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), или в специальных сооружениях: аэротенках; биофильтрах. Аэротенки представляют собой открытые резервуары с системой коридоров, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с активным илом. Эффект биологической очистки обеспечивается постоянным перемешиванием сточных вод с активным илом и непрерывной подачей воздуха через систему аэрации аэротенка. Активный ил затем отделяется от воды в отстойниках и вновь направляется в аэротенк. Биологический фильтр − это сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая из прикрепленных форм микроорганизмов. Крупные промышленные предприятия имеют различные производства (механообрабатывающее, гальваническое, литейное, окрасочное, кузнечное и т. д.), которые дают различный состав загрязнения сточных вод. Водоочистные сооружения таких предприятий выполнены следующим образом: отдельные производства имеют свои локальные очистные сооружения, аппаратурное обеспечение которых учитывает специфику загрязнения и полностью или частичке удаляет их, затем все локальные стоки направляются в емкости − усреднители, а из них на централизованную систему очистки до значений, установленных для предприятия предельно допустимых сбросов. Возможны и иные варианты системы водоочистки в зависимости от конкретных условий Модуль 12. Защита поверхностных и подземных вод от загрязнения сбросами сточных вод промышленных предприятий Антропогенные воздействия на гидросферу и литосферу Антропогенные воздействия на гидросферу Загрязнение гидросферы Экологические последствия загрязнения гидросферы Экологические последствия истощения вод Защита гидросферы Антропогенное воздействие на литосферу Деградация земель Воздействие на породы и их массивы Воздействие на недра Защита литосферы 1. Антропогенные воздействия на гидросферу Загрязнение гидросферы Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное и многообразное давление. На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастаем воздействие человека на гидросферу, это выражается в проявлении такого страшного зла, каким является химическое и бактериальное загрязнение вод. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире — на каждого жителя России приходится свыше1-30 000 м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. В результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду. Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты России предприятиями промышленности, коммунального и сельского хозяйства было сброшено более 60 км3 сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку. Наиболее часто встречаются химическое и бактериальное загрязнения , реже радиоактивное, механическое и тепловое. Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов иди при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т.д. Однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более. Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер. Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (сттронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды — в результате просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами или в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод. Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов - сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, вследствие ускоренного развития микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) газодымовые выбросы; 4) утечки нефти и нефтепродуктов. Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод — промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, СПАВ, фторидами, цианидами, тяжелыми металлами и др.), в зависимости от специфики отраслей промышленности. Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д . Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д. К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязаненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин. Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, почв, других компонентов природной среды. Экологические последствия загрязнения гидросферы Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Пресноводные экосистемы. Под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается снижение их устойчивости, вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других негативных процессов, снижающих темпы роста, плодовитость гидробионтов, а в ряде случаев могущих привести их к гибели. Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. Антропогенная эвтрофикация водоемов протекает в непродолжительные сроки - до нескольких десятилетий, в то время как сроки естественной эвтрофикации — столетия и тысячелетия. Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира — Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. На пресноводные экосистемы, помимо избытка биогенных веществ, губительное воздействие оказывают и другие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, загрязнение этими компонентами Байкала привело к обеднению гидробионтов, уменьшению биомассы зоопланктона, гибели значительной части численности популяции байкальской нерпы и др. Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами, по трофической цепи приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий и др. До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двухстворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить их из организма. В то же время в океан поступают все новые и новые токсичные загрязняющие вещества, все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. |