Лекция ОХРАНА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Гидросфера

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл. 1).
   Таблица   1 - Распределение водных масс в гидросфере Земли
Часть гидросферы	Объем воды, тыс. км3 	Доля в общем объеме вод, % 	
Мировой океан	1 370 000 	94,1 	
Подземные воды	60000 	4,1 	
Ледники	24000 	1,7 	
Озера	280 	0,02 	
Вода в почве	80 	0,01 	
Пары атмосферы	14 	0,001 	
Реки	1,2 	0,0001 	

Вода — неоценимое природное богатство. В мире находят замену многим продуктам и изделиям, а вода незаменима. Без нее невозможна жизнь на Земле. Вода является составной частью тела человека и животных.  Процессы обмена веществ и энергии происходят в живом организме только при наличии воды.
Потеря 10—12 процентов воды тяжело сказывается на состоянии организма, появляется слабость, дрожь, потеря 20—25 процентов воды может привести к смертельному исходу. Физиологическая потребность в воде одного человека за 70 лет равняется примерно 50 тоннам. 
Вода во многих промышленных производствах, служит источником электрической энергии, используется водным транспортом, необходима для сельского хозяйства, промышленности, коммунально-бытовых нужд.
Воды земного шара все время находятся в движении, составляя одну из оболочек планеты — гидросферу, объединяющую все свободные воды.
Мировой океан дает 43 процента биомассы, создающейся на планете, и 50—70 процентов общего объема кислорода. Если к 1900 г. улов рыбы, включая и внутренние водоемы, составлял 7 млн тонн, то в 1980 г. вырос до 64,6 млн тонн. 
Огромен энергетический потенциал волн, приливов и отливов, термального градиента, морского течения и т.п. Подсчитано, что приливно-отливная энергия только Ла-Манша способна удовлетворить «пиковые» потребности в электроэнергии всей Европы.
Особый интерес, конечно, представляет пресная вода, запасы которой ничтожно малы. Речная и озерная пресная вода составляет менее 1 процента от ресурсов гидросферы. В 1970 г. на 1 человека приходилось около 11 тыс. м3 пресной воды, в 1980 г. — 8,7, в 2000 г.— 6,5 тыс.м3. 
Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды.. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенностью гидросферы является изобилие жизни в ней.
Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой - за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.
Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии и т.п.
Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.
Рассмотрим некоторые особенности размещения и функционирования воды в отдельных частях гидросферы.
Мировой океан. Общая площадь Мирового океана в 2,5 раза превышает площадь суши. Основная площадь суши сосредоточена в Северном полушарии, а основная площадь воды - в Южном.
Понятия «Мировой океан» и «океаны» различны по объему, так как последние — часть Мирового океана. Основные океаны Земли - Атлантический, Индийский и Тихий, причем последний превосходит по площади все материки вместе взятые.
Добыча полезных ископаемых и животных, перемещение по океану связаны с его загрязнениями. Загрязнителями океана являются также близко расположенные промышленные комплексы и транспортные системы.
Воды суши. К ним относятся материковые воды, переносимые реками, сосредоточенные в озерах, болотах, ледниках, снежном покрове и заключенные в земной коре. Самая большая река мира - Амазонка, ее сток в океан составляет 16% стока всех рек мира. В ее бассейне расположен самый большой лесной массив планеты. Планетарный резерв пресной воды высокого качества сосредоточен в озере Байкал, которое содержит пресной воды больше, чем все пресные озера мира. Территория Земли на 2% покрыта болотами. В России и Белоруссии расположено свыше всех болот.
Ледники покрывают 16 млн км2 суши, основная их часть расположена в Антарктиде. Если бы все ледники растаяли, то уровень Мирового океана поднялся по сравнению с нынешним на 64 м.
Поземные воды (подземная гидросфера). Пресные, соленые и геотермальные (температура свыше 30°С) воды залегают под почвой на разной глубине в земной коре. Часто образуют водоносные пласты. Объем подземных пресных вод примерно в 100 раз больше объема поверхностных пресных вод озер, рек, болот и пр.
Воды в атмосфере. Представляют собой главным образом водяной пар или его конденсат; почти весь водяной пар (90%) сосредоточен в тропосфере. Атмосферный воздух при данной температуре может содержать только определенное количество водяного
пара. Достигнув этого количества, водяной пар конденсируется, превращаясь в туман или облака. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать. Выпадающий дождь является естественным очистителем атмосферного воздуха от загрязнений, но может стать причиной загрязнения литосферы (кислотные дожди).	
Если бы все количество влаги в воздухе сконденсировалось и упало на Землю в виде осадков, то её покрыло бы слоем воды толщиной в 25 м.
Биологическая вода. Это важнейшая составляющая живого вещества, на долю которой приходится в среднем 80% общей массы живого существа. Общий объем биологической воды оценивается около 1000 км3. Необходимость воды для организмов очень велика. Например, человек за год потребляет около 10 т воды, на образование 1 кг биомассы расходуется около 500 кг.

ОХРАНА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Пресная вода расходуется на удовлетворение хозяйственно-бытовых нужд населения, промышленностью, сельским хозяйством. Различают возвратное потребление - с возвращением забранной воды в источник (коммунальное хозяйство, промышленность, водохранилища) и безвозвратное водопотребление - с расходом ее на фильтрацию, испарение и т.п. (в основном, в сельском хозяйстве). Хотя запасы речных вод невелики (1200 км3 или 0,0001% объема всей гидросферы), именно речная вода обеспечивает основной объем потребляемой воды в быту и народном хозяйстве, так как речные воды обладают значительной способностью к возобновлению и самоочищению.

Источники загрязнения воды

Согласно рекомендациям Всемирной организации здоровья (ВОЗ) вода в водоеме (водотоке) считается загрязненной, если в результате изменения ее состава или состояния вода становится менее пригодной для любых видов водопользования, в то время как в природном состоянии она соответствовала предъявляемым требованиям. Определение касается физических, химических и биологических свойств, а также наличия в воде посторонних жидких, газообразных, твердых и растворенных веществ.
Источник, вносящий в поверхностные или подземные воды различные вредные вещества, микроорганизмы или тепло, называется источником загрязнения. Вещество, нарушающее нормы качества воды, — загрязняющим. Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, которые разделяют с учетом их биологических и физико-химических свойств на группы. 
К первой группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся там в молекулярном или ионном состоянии. В природной воде могут присутствовать в растворенном виде различные газы (кислород, азот, диоксид углерода, сернистый газ и др.), а также растворимые соли (натрия, калия, кальция, аммония, алюминия, железа, магния, марганца и др.). Можно установить их наличие с помощью химического анализа, потому что растворенные примеси не задерживаются ни песчаными, ни бумажными фильтрами. 
Вторая группа примесей — те, что образуют с водой коллоидные системы и взвеси. Коллоидные системы образуются из практически нерастворимых веществ. Они задерживаются мембранами — тонкими пленками из коллодия или бычьего пузыря. В коллоидном состоянии могут находиться вещества минерального и органического происхождения. При длительном отстаивании частицы песка, глины, образующие в воде взвеси, способны осаждаться.
Вода может иметь загрязнения биологического характера: бактерии, вирусы, водоросли, простейшие, черви и т. д. Бактерии образуют устойчивые взвеси, а водоросли — целые «подводные луга», на дне водоемов может быть много червей.
В конце XX—начале XXI столетия антропогенное загрязнение природных вод стало носить глобальный характер и существенно сократило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на Земле.
Различают три группы источников загрязнения Мирового океана:
морские - военные корабли, суда различного назначения и другие установки и устройства, эксплуатируемые в морской среде; трубопроводы, установки и устройства, используемые при разведке и разработке природных ресурсов морского дна и его недр;
наземные - реки, озера и другие водные системы, куда загрязняющие вещества попадают с грунтовыми водами, а также в результате сбросов сточных и нагретых вод с различных береговых объектов, захоронений радиоактивных отходов и других особо вредных веществ;
атмосферные - различные промышленные предприятия, транспортные средства и другие объекты, откуда могут происходить выбросы в атмосферу вредных газообразных отходов.
Основными источниками загрязнения материковых вод являются промышленные и коммунальные канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм, попадание в водоемы с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнений.
Сточные воды (основной загрязнитель поверхностных и подземных вод) –  использованные на бытовые и производственные нужды и в результате этого загрязненные, а также воды, стекающие с территорий населенных мест, промышленных предприятий и сельскохозяйственных полей.
В настоящее время все источники загрязнения гидросферы принято делить на четыре большие группы.
1 Атмосферные воды подразделяются на ливневые и талые (от таяния снега и льда). Концентрация загрязнения в них может достигать значительных размеров. Дождевые воды, стекающие с городских свалок, несут в себе в 10 раз больше химических и бактериальных загрязнений, чем обычные хозяйственно-бытовые стоки.
Они приносят в гидросферу массу загрязнителей промышленного происхождения.  Так, атмосферные воды вымывают из воздуха оксиды серы и азота, образуя кислотные дожди. При отекании по склонам атмосферные и талые воды увлекают с собой массы веществ с городских улиц, промышленных предприятий: мусор, нефтепродукты, кислоты, фенолы и др.
2 Городские сточные воды, включающие преимущественно стоки от кухонь, душевых бань, прачечных, столовых, больниц, т.е. бытовые стоки, содержащие фекалии, моющие средства (детергенты), микроорганизмы, в том числе патогенные.
3 Промышленные сточные воды, образующиеся в самых разнообразных отраслях промышленности, среди которых наиболее активно потребляют (и загрязняют) воду: черная металлургия, химическая,   лесохимическая,   нефтеперерабатывающая  промышленность,
энергетика и др.
Внутри предприятий сточные воды, как правило, подразделяются на сильно загрязненные стоки, слабо загрязненные воды, условно чистые воды (охлаждающие воды), специфические чрезвычайно концентрированные стоки (например, кубовые остатки и маточные растворы), бытовые и хозяйственно-фекальные стоки, направляемые на биологическую очистку. Очевидно, что по химическому составу промышленные стоки наиболее разнообразны, поскольку именно здесь производятся или обращаются практически все известные сегодня вещества.
4 Сельскохозяйственные стоки, содержащие смытые в процессе эрозии частицы почвы, биогены, входящие в состав удобрений, пестициды (химические средства для защиты сельскохозяйственных растений и животных соответственно от сорняков, паразитов, насекомых), помет сельскохозяйственных животных и ассоциированные с ним бактерии и др.
Все эти загрязнения, так или иначе, являются полностью или в основном побочным результатом деятельности человека, всей человеческой популяции. Напомним, что каждый организм, каждая популяция в естественной экосистеме производит отходы, потенциально загрязняющие биосферу. Однако в естественных экосистемах отходы одних организмов становятся пищей или «сырьем» для других и не накапливаются до уровня, вызывающего неблагоприятные изменения в окружающей среде, разлагаются и рециклизуются.
На протяжении своей истории человек избавлялся от отходов за счет таких же природных процессов. Демографический взрыв и возрастающий расход сырья и энергии привели к поступлению в биосферу (в том числе в гидросферу) столь больших количеств отходов, что естественные экосистемы уже не способны ассимилировать и рециклизовать их. Мало того, производится все больше небиодеградирующих материалов, что усугубляет проблему.
Водоемы представляют собой сложные экосистемы существования сообщества (биоценоза) живых организмов (гидробионтов): растений, животных, микроорганизмов. Экосистемы формировались в течение длительного времени эволюции. В них постоянно идут процессы поддержания гомеостаза экосистемы, то есть адаптации биоценоза к изменяющимся условиям существования, в том числе и процессы изменения состава примесей, направленные на достижение равновесия в экосистеме. Состояние равновесия может быть нарушено в результате многих причин, но особенно в результате сброса сточных вод. Отклонение экосистемы от равновесного состояния, вызванное сбросом сточных вод, может привести к отравлению и гибели определенных популяций гидробионтов, что приводит к угнетению всего биоценоза. 

Водоотведение сточных вод

В общем виде водоотведение сточных вод проводится по следующей схеме: сточные воды поступают в канализационную сеть - систему трубопроводов, каналов или лотков и сооружений для сбора и отведения сточных вод, откуда направляются непосредственно в водный объект или на станцию очистки сточных вод, а после нее - в водный объект. Станции очистки сточных вод, как правило, в виде комплекса зданий, сооружений и устройств для очистки сточных вод и обработки осадка, могут быть централизованными и локальными.
Одна из основных задач водоохранной деятельности - не допустить ухудшения состояния окружающего водного бассейна, а также восстановить и эксплуатировать загрязненные водоемы.
Городская канализация имеет несколько видов. Если бытовые воды отводятся отдельно от других типов сточных вод (производственных и ливневых), то такая система канализации называется полностью раздельной. Если в единую канализационную сеть поступают бытовые, производственные и ливневые сточные воды, то такая система канализации называется смешанной. В зависимости от размеров жилых массивов, наличия промышленных объектов, состава и количества стоков, рельефа местности и других факторов сброс сточных вод может осуществляться по канализационным системам промежуточных типов: неполной раздельной или полураздельной. Например, при полураздельной системе в одну сеть сбрасывают бытовые и производственные стоки, а по другой отводят атмосферные. Систему канализации целесообразно выбирать с учетом санитарных и экономических факторов.
Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.
Норма водопотребления - целесообразное количество воды, необходимое для производственного процесса, установленное на основании научно обоснованного расчета или передового опыта.
Норма водоотведения - это количество сточных вод, отводимых от промышленного предприятия в водоем, при целесообразной норме водопотребления. В укрупненную норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии. Нормы водопотребления и водоотведения выражаются в кубометрах воды на единицу готовой продукции или используемого сырья. 

Меры по охране и экономному расходованию водных ресурсов

Правовая основа водопользования в Республике Казахстан определена Водным кодексом, принятым 31 марта 1993 года. Основной его задачей является регулирование водных отношений в целях рационального водопользования, охраны водных ресурсов от загрязнения, засорения и истощения, а также предупреждения вредного воздействия вод на почву.
Вода является государственной собственностью — всенародным достоянием и предоставляется только в пользование.
Водный фонд страны состоит из рек, озер, водохранилищ, прудов, подземных вод, ледников, внутренних морей и каналов и территориальных вод Казахстана.
Кабинет министров Республики Казахстан распоряжается государственным водным фондом, определяет порядок использования, качество воды и методы его оценки, осуществляет единый учет, утверждает схему комплексного использования и охраны вод.
Контроль за использованием и охраной водных источников возлагается на местные органы исполнительной власти и особо уполномоченные на то правительством государственные органы.
Закон запрещает вводить:
—	новые и реконструируемые предприятия, цехи, агрегаты, коммунальные и бытовые объекты без устройств, предотвращающих загрязнение и засорение воды;
—	каналы, оросительные и обводнительные сети без возможности предотвращения затопления, заболачивания, засорения и эрозии;
—	осушительные сети без водоприемников;
—	водозаборные сооружения без рыбозащитных устройств;
—	гидротехнические сооружения до готовности устройств по пропуску паводковых вод;
—	буровые скважины без оборудования их водорегулирующими устройствами и создания санитарных охранных зон;
—	производить наполнение водохранилища до подготовки ложа.
Требуется согласие местных органов власти и органов охраны вод для проведения строительных, дноуглубительных, взрывных, буровых, сельскохозяйственных и других работ, добычи полезных ископаемых и водных растений, прокладки кабелей, трубопроводов и других коммуникаций, рубки леса на водных объектах или прибрежных полосах (зонах) водоемов.
Установлены следующие виды водопользования:
питьевое,	сельскохозяйственное,
бытовое,	промышленное,
лечебное,	энергетическое,
курортное,	транспортное,
оздоровительное,	рыбохозяйственное,
другие государственные надобности.
Водопользователь обязан рационально и экономно расходовать водные ресурсы, принимать меры к восстановлению качества воды, не наносить вред другим водопользователям, земле, лесам, животному миру, полезным ископаемым, содержать в исправном и рабочем состоянии очистные сооружения.
Качество воды должно соответствовать установленным санитарным требованиям. В целях недопущения загрязнения и истощения запасов особо ценных водных источников установлены ограничения в пользовании.
Так, подземные питьевые воды нельзя использовать на технические цели, если есть другая, менее «ценная» вода.
Лечебные воды на другие цели могут быть использованы только с разрешения местных органов власти, при отсутствии других, менее ценных водоисточников.
На технические цели используются подземные источники, не являющиеся питьевыми или лечебными.
Широкое внедрение оборотного водоснабжения, воздушного охлаждения и других мер способствует сокращению расхода воды на промышленные нужды и предотвращению их загрязнения.
Сброс в водоемы промышленных, коммунальных, бытовых, дренажных и других сточных вод разрешается только в том случае, если это не приводит к увеличению загрязняющих веществ сверх установленных норм.
В 1974 г. приняты Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. В них более четко определены задачи и правила органов, регулирующих использование и охрану вод, уточнены нормативы качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования, а также на рыбохозяйственные цели, определены нормативы качества воды после спуска сточных вод в водоемы.
Охрана водоемов от загрязнений осуществляется в соответствии с «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения». Правила включают в себя общие требования к водопользователям в части сброса сточных вод в водоемы. В настоящее время действуют нормативы качества воды для водных объектов хозяйственно-питьевого, рыбохозяйственного  и культурно-бытового назначения.  Состав и свойства воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии не менее одного километра выше ближайшего по течению пункта водопользования, а в непроточных водоемах - в радиусе не менее одного километра от пункта водопользования.
В целях недопущения неблагоприятного влияния химических загрязнений на экологическое равновесие водоемов, сохранения и обеспечения необходимых качеств воды для питьевого водоснабжения указанными правилами установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ в водоеме.
ПДК вредных веществ в воде на питьевые цели
ПДК, мг/л                                           ПДК, мг/л
             свинец	0,1
кадмий	0,01	гексахлоран	0,02
кобальт	1,0	изопрен	0,05
метанол	3,0	карбофос	0,1
молибден	0,5	керосин	1,0
мышьяк	0,05	нефть	0,1
ртуть	0,005
В настоящее время ПДК установлены более чем для 600 веществ и их соединений, и эта работа продолжается.
Правилами но допускается сброс сточных вод, содержащих вещества, на которые  ПДК не установлены.
К основным направлениям охраны и рационального использования водных ресурсов следует отнести:
- увеличение количества предприятий, работающих по схеме оборотного  водоснабжения, перешедших на бессточную и безводную технологию;
- перевод агрегатов и установок с водяного на воздушные и во до-воздушные охлаждения, с утилизацией отходящего тепла и тепла производственных сточных вод для целей технического водоснабжения;
- широкое внедрение современных более эффективных методов очистки сточных вол с улавливанием и утилизацией осадков производственных и бытовых сточных вод, а также животноводческих комплексов;
- развитие технического водоснабжения, в том числе на базе использования неочищенных и очищенных сточных вод;
- запрещение мелиорации верховых болот и районов, определяющих стабильность гидрологических режимов рек, озер и других водоемов;
- развитие биологических, физических, химических и механических способов очистки сточных вод с использованием их для орошения;
- своевременное и полное введение в эксплуатацию очистных сооружений, запретив ввод и эксплуатацию предприятий без них.
- ужесточение тарифов платы за воду на промышленное водоснабжение с одновременным введением лимитов водонотребления, взыскивая с потребителей штрафы за сверхлимитный расход воды;
- запрещение на озерах и водохранилищах движения моторных лодок. Крупные суда должны иметь специальные емкости для приема загрязненных вод и очистные установки для доведения до кондиции стоков на самом судне. Нефтесодержащие стоки подлежат сбору и сдаче береговым очистным станциям.
Проектирование и строительство новых предприятий, сооружений и объектов должно иметь обязательную экологическую экспертизу о возможных последствиях их влияния на состояние водного бассейна и на природную среду в целом.

Основные методы очистки сточных вод

Важное место в предохранении гидроресурсов от качественного истощения принадлежит очистным сооружениям, они бывают разных типов в зависимости от основного способа обезвреживания нечистот. 
Выделяют два основных пути очистки сточных вод: разбавление сточных вод и очистка их от загрязнений. Разбавление представляет собой паллиативную меру, которая не ликвидирует воздействия сточных вод, а лишь ослабляет его на локальном участке водоема. Основной путь - очистка сточных вод от загрязнений.
Методы очистки производственных и бытовых вод можно подразделить на следующие группы: механические, физико-химические, химические, биологические и термические. По своей сути эти методы могут быть рекуперационными и деструктивными. Первые предусматривают извлечение из сточных вод всех ценных веществ и последующую их переработку, а вторые - разрушение загрязняющих веществ путем их окисления или восстановления, в результате чего образуются газы или осадки.
К механическим методам относятся: отстаивание, процеживани,е фильтрование, центрифугирование.
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Поэтому для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные) процеживания и отстаивания (гравитационное и центробежное), а также фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.
Фильтрование - удаление взвешенного вещества из массы воды путем пропускания ее через слой пористого материала или через сетки с определенным размером отверстий. 
Физико-химические – коагуляция, флотация, ионный обмен, экстракция, сорбция, ректификация, дистилляция, дезодорация, обратный осмос, электрохимические.
Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких), растворимых газов, минеральных и органических веществ. Они применяются как самостоятельные, так и в сочетании с механическими и биологическими методами. В последние годы область применения физико-химических методов очистки расширяется, причем они наиболее эффективны при локальной очистке сточных вод промышленных предприятий.
Флотация применяется для очистки производственных сточных вод, содержащих ПАВ, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые частицы. Сам процесс флотации заключается в образовании в толще воды газовых пузырьков (чаще воздушных), прилипании частиц к поверхности раздела газовой и жидкой фазы, всплывании этих комплексов на поверхность обрабатываемой сточной жидкости и удаление образовавшегося пенного слоя.
Химические – нейтрализация, аэрация, барбатирование, озонирование, хлорирование.
Все эти методы связаны с расходом различных реагентов и потому дороги. Их применяют для удаления растворимых веществ в замкнутых системах водоснабжения, а иногда и для дополнительной очистки сточных вод до или после биологической очистки. С помощью химической очистки наиболее часто удаляют ионы тяжелых металлов.
Нейтрализация применяется во многих отраслей промышленности для обработки производственных сточных вод, содержащих щелочи и кислоты. В большинстве кислых сточных вод содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделять для предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах. На практике применяют следующие способы нейтрализации: взаимная нейтрализация кислых :и щелочных сточных вод; нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, аммиак и др.); фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, магнезит, мел и др.). Наиболее дешевым и доступным реагентом является Са(ОН)2.
Биологические - биологическое разложение, биохимическое окисление.
Эти методы применяют для очистки хозяйственно-бытовьпх и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать перечисленные вещества для питания в процессе жизнедеятельности - органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.
Биохимическая очистка сточных вод может протекать в аэробных (биохимическое окисление) и анаэробных (биологическое разложение) условиях.
Интенсивность и эффективность биологической очистки сточных вод определяется скоростью размножения бактерий.
Биологическая очистка загрязненных вод может осуществляться в естественных или искусственных условиях.
В естественных условиях используют специально подготовленные участки земли (поля орошения и фильтрации) или биологические пруды. Они представляют собой земляные резервуары, в которых происходят те же процессы, что и при самоочищении водоёмов.
Поля орошения - специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей, т.е. для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки кустарников и деревьев. Поля фильтрации предназначены только для биологической очистки сточных вод.
Поля орошения и биологические пруды располагают на местности, имеющей уклон ступенями для того, чтобы вода самотеком переливалась с одного участка на другой. Очистка от загрязнений происходит в процессе фильтрации вод через почву, в которой задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. В глубокие слои почвы проникновение кислорода затруднено, поэтому наиболее сильное окисление происходит в верхних слоях почвы, т.е. на глубине до 0,2...0,4 м.
Термическую обработку производят путем сжигания или сушки осадков (рис. 5.24). Сжигание осадков производят тогда, когда их утилизация невозможна или нецелесообразна, а также когда отсутствуют условия их складирования, так как после их сжигания объем осадков уменьшается в 80...100 раз.