Лекция 13. Основы защиты водных объектов от загрязнения

План лекции:

1. Запасы природных вод

2. Характеристика водопользования и водопотребления

3. Критерии качества воды

4. Основы классификации природных и сточных вод

5. Качество вод используемых в промышленности

6. Схемы оборотного водоснабжения предприятия в системе защиты водных ресурсов от загрязнения

Французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери посвятил воде следующие строки «Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты сама жизнь. Ты самое большое богатство на свете». Другой француз, Р. Дюбуа, сказал о ней «Жизнь - это одушевленная вода». Академик Вернадский В.И. же сказал «Жизнь - это особое царство природных вод».

Данным богатством мы наделены щедро. Но как использовать это богатство и как его защищать, как рационально использовать? Вроде бы зачем? Ведь «Вода, вода. Кругом вода» Но какая вода? Земной шар содержит около 16 млрд. км³ воды, что составляет 0, 25% массы планеты. Но 13 млрд. км³ рассредоточено и надежно законсервировано в глубинных слоях, составляющих мантию. Большая часть воды входит в состав горных пород и минералов, слагающих земную кору. 1, 45 млрд. составляют гидросферу Земли. Из них 1, 370 млрд. км³ мировой океан, 60 млн. км³ подземные минерализованные воды, 24 млн. км³ ледники. Пресные же воды составляют только 28, 5 млн км³ из них 24 млн. км³ это ледники недоступные для человека. Озера и водохранилища зааккумулировали только 155 тыс км³, в речных же водах содержится только 1, 2 тыс. км³ воды. Если сюда добавить, что Евразия вообще-то обделена водными источниками (здесь на душу населения приходится 6 тыс м³/год), то ясно, что воду нужно беречь и защищать. Правда, в России на душу населения приходится более 20 тыс. м³ /год воды. Но где она сосредоточена? В Байкале, да в Сибирских реках. Для сведения озеро Байкал вмещает 23 тыс. км³ воды – это 1/6 часть всей пресной воды планеты.

Ну а теперь от статистики перейдем к делу. Во-первых, что такое вода? Вода химическое соединение кислорода и водорода, существующее в жидком и газообразном состоянии. Водные ресурсы запасы поверхностных и подземных вод, находящиеся в водных объектах, которые используются или могут быть использованы. Водный объект сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа либо в недрах, имеющий границы, объем и черты водного режима. Водный режим изменение во времени уровней, расходов и объемов воды в водных объектах.

Водные ресурсы нашей планеты образуют оболочку, называемую гидросферой. Все воды разделяются на природные и сточные.

Природные воды формируются под действием естественных процессов при отсутствии антропогенного воздействия и подразделяются на атмосферные, поверхностные и подземные.

Атмосферные осадки в виде дождей или растаявшего снега стекают по дневной поверхности суши, называемой водосбором, образуя поверхностные воды, а часть их инфильтрует в грунт и переходит в подземные воды.

Поверхностные воды представляют собой скопление воды на земной поверхности в виде водотоков, водоемов, морей и ледников

Водотоки - реки, каналы, ручьи.

Водоемы - озера, водохранилища, пруды.

Моря - окраинные, внутренние, территориальные.

Ледники – материковые, горные.

Различают 3 основных типа подземных вод: верховодка, грунтовые, артезианские.

Верховодка располагается в самой верхней части земной коры на небольших глубинах.

Грунтовые воды залегают на относительно небольших глубинах на первом от земной поверхности водоупорном слое, состоящем из водонепроницаемых пород

Артезианские воды залегают на большой глубине в водоносных горизонтах, перекрытых сверху и снизу водоупорными слоями.

Скопление подземных вод представляют собой подземные водные объекты, которые разделяются на водоносные горизонты, месторождения и бассейны.

Вода используется в быту, промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и в других видах деятельности человека. От вида целевого назначения воды ее применение подразделяется на водопользование и водопотребление.

При водопользовании вода, оставаясь в водоемах и водотоках, является средой или механическим источником энергии. Основные водопользователи являются: водный транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, гидроэнергетика

Водопотребление связано с забором воды из водоемов и водотоков. Круг водопотребителей очень широк - это промышленность, сельское хозяйство, коммунально-бытовые организации, предприятия общественных производств, железнодорожный транспорт и т.д. Водопотребление от водопользования отличается не только безвозвратным изъятием части воды, но и загрязнением природных вод возвратными стоками.

Подсчитано, что если город потребляет в день 600 тыс. м³, то он дает около 500 тыс. м³ сточных вод. Сточные воды - это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека. Водоотведение - технологический процесс, обеспечивающий прием сточных вод с последующей подачей их на очистные сооружения канализации. Сточные воды, как правило, несут на себе загрязнения и засорение.

Загрязнение поверхностных и подземных вод это вызванные хозяйственной деятельностью изменения физических, химических и биологических свойств воды по сравнению с нормами качества воды в естественном состоянии

Засорение вод это поступление в водоем посторонних нерастворимых в воде предметов, не изменяющих качество воды, но влияющих на качественное состояние русел водоемов и водотоков.

В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые, атмосферные, промышленные и сельскохозяйственные.

Загрязнения вод можно разделить на 4 группы, которые образуют с водой гетерогенные и гомогенные системы (таблица 4).

Таблица 4

Классификация примесей промышленных сточных вод по их фазовому и дисперсному состоянию

Эта классификация позволяет определить способ очистки сточных вод.

Регулирование водопользования, водопотребления, охраны водных объектов в России осуществляется на основе принятого в 1995 году «Водного кодекса». Законодательство на этом кодексе не замыкается. В настоящее время на федеральном и региональном уровне разработано достаточно много законов, регулирующих водохозяйственную деятельность, в том числе с 1999 года за пользование водой из естественных источников введена плата за воду.

Но, за что платить? Ведь, то, за что мы платим, становится товаром. А товар должен обладать определенным качеством.

Качество воды - это характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования. Критерий качества воды - признак, по которому производится оценка качества воды по видам водопользования.

Показатели качества воды.

Органолептические - определяются с помощью органов чувств человека (запах, вкус, цветность, мутность)

Физические - температура, вязкость, плотность, концентрация, электрическая проводимость и т.д.

Химические - активная реакция (рН), окисляемость, растворимость газов, сухой остаток, жесткость, концентрация химических веществ, и др. Сюда же можно отнести:

химическое потребление кислорода (ХПК), мг/л - количество кислорода, необходимое для химического окисления содержащихся в воде органических веществ (ХПК 20 мгО₂ /л - чистая);

биологическую потребность в кислороде (БПК), мг/л - количество кислорода, необходимое для биологического разложения органики за определенный отрезок времени (1, 2, 5, 20 суток) (БПК - 2 мгО₂/л - чистая).

Бактериологические показатели: колииндекс - количество кишечных палочек в 1 л воды; колититр - количество миллилитров воды, в которых обнаружена 1 кишечная палочка.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения, культурно-бытовых нужд населения и рыбохозяйственных целей используются реки, водохранилища, озера, искусственные каналы. Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для этих целей, определяется соответствующими требованиями и нормативами, изложенными в «Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Согласно им в водные объекты запрещается сбрасывать сточные воды:

1) которые могут быть устранены путем усовершенствования технологий, максимального использования в системах оборотного водоснабжения или устройства бессточного производства;

2) содержащие ценные отходы, которые могут быть утилизированы на данном или других предприятиях;

3) содержащие производственное сырье, реагенты, полупродукты и конечные продукты производства в количествах, превышающих установленные нормативы технологических потерь;

4) содержащие вещества, на которые не установлены ПДК;

5) которые с учетом местных условий могут быть использованы для орошения в сельском хозяйстве при соблюдении санитарных требований

6) в виде кубовых остатков и технологических отходов.

Согласно «Правил …», все водные объекты подразделяются на 2 типа: 1) хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, 2) используемые для рыбохозяйственных целей. В свою очередь первый тип подразделяется на две категории: 1) объекты, используемые для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и снабжения пищевых предприятий, 2) объекты, используемые для купания, спорта, отдыха и водоемы в черте населенных пунктов.

Второй тип водных объектов имеет тоже две категории: 1) объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к кислороду, 2) объекты используемые для всех других видов рыбохозяйственной деятельности. В России большинство водоемов и водотоков находятся в разряде рыбохозяйственных.

Для оценки санитарного состояния водной среды как и для атмосферного воздуха применяются показатели ПДК и ВДК, а также ПДС (предельно допустимый сброс). Причем необходимо отметить, что ПДК является основным условием очистки сточных вод. Критерии оценки загрязненности воды по ПДК приведены в таблице 5.

Таблица 5