Основные способы защиты гидросферы от загрязнения

Защита гидросферы

Вы будете перенаправлены на Автор24

Виды загрязнения гидросферы

Любой водный объект, независимо от того, где он находится и какие имеет размеры, связан с окружающей средой и находится под многочисленным влиянием – это могут быть природные явления, условия формирования стока, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека и др.

Любое влияние имеет свои последствия и, прежде всего, привносит в водную среду новые вещества, не свойственные ей. Этими новыми веществами являются многочисленные загрязнители, ухудшающие качество воды.

Загрязнение водных ресурсов – это физические, химические и биологические изменения свойств воды в результате сброса в них вредных веществ разного состояния.

Сброшенные вредные вещества создают большие неудобства для использования воды и наносят вред здоровью и безопасности человека, а также наносят ущерб хозяйству страны. Все объекты, сбрасывающие вредные вещества, являются источниками загрязнения.

Выделяются следующие типы загрязнения вод:

• Механическое загрязнение. Данный вид загрязнения, характерный для поверхностных загрязнений, повышает содержание в воде механических примесей.
• Химическое загрязнение. В воде содержатся токсические и нетоксические вещества органического и неорганического происхождения.
• Бактериальное и биологическое загрязнение. Вода загрязнена патогенными микроорганизмами, грибами, мелкими водорослями.
• Радиоактивное загрязнение. Наличие в поверхностных или подземных водах радиоактивных веществ.
• Тепловое загрязнение происходит в результате выпуска подогретой воды атомных и тепловых электростанций.

Самыми крупными и, пожалуй, основными источниками не только загрязнений, но и засорений водных объектов являются сточные воды промышленности, коммунального хозяйства, животноводческих комплексов, добывающих предприятий, сбросы транспорта и др.

Готовые работы на аналогичную тему

Специалисты выделяют три группы сточных вод исходя из условий их образования:

• Сточные воды бытовые. К ним относятся стоки бань, столовых, прачечных, туалетов, воды от мытья полов. Содержание органических и минеральных веществ в них соответственно составляет $58$ % и $42$ %.
• Ливневые или атмосферные сточные воды. На промышленных предприятиях такие стоки представляют большую опасность. Ливневые стоки отличаются большой неравномерностью – один раз в году с $1$ га происходит сток $100$-$150$ л/с, а один раз в $10$ лет – $200$-$300$ л/с. Неравномерность этих стоков затрудняет как их сбор, так и очистку.
• Сточные воды промышленные. Возникают эти сточные воды при добыче и переработке сырья.

Питьевая вода

Пресные воды планеты в настоящее время имеют низкое качество и $80$ % заболеваний по данным ВОЗ, вызваны именно этим. Страны мира вплотную столкнулись с проблемой чистой воды. В $90$-е годы $XX$ века $50$ млн. американцев потребляли воду, загрязненную токсичными веществами. Около $900$ тыс. человек в США ежегодно заболевают по причине употребления некачественной воды. Чтобы соблюсти стандарты здравоохранения по питьевой воде американский конгресс утвердил создание фонда для модернизации $55$ тыс. коммунальных систем водоснабжения. Модернизация предусматривала защиту систем водоснабжения от микробиологических загрязнений, предотвращения загрязнения свинцом, нитратами и другими вредными веществами. Несмотря на то, что Россия достаточно хорошо обеспечена пресными водами, их качество оставляет желать лучшего.

Пробы российской водопроводной воды показали:

1. Не соответствует санитарно-химическим нормам каждая $5$-я проба воды;
2. Микробиологическим нормам не соответствует каждая $8$-я проба;
3. Не соответствует рекомендуемым санитарным нормам, химическим и микробиологическим стандартам $90$ % питьевой воды в стране. Такой водой пользуются $70$ % городов и населенных пунктов.

Вредное воздействие антропогенных загрязнений коснулось практически всех источников на поверхности. Более всего от этого воздействия страдают Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь, реки Сибири и Дальнего Востока. Все большее количество рек теряют свое питьевое значение и переходят в разряд «условно чистых» и «грязных». Питьевая вода, которую потребляет $70$ % населения РФ, не соответствует ГОСТу. Хлор, который используется для дезинфекции воды, с одной стороны убивает инфекции, а с другой стороны, обладая канцерогенным, мутагенным эффектом, медленно, но верно убивает человека.

Как показали американские исследования, люди, постоянно потребляющие хлорированную воду, на $21$ % увеличивают вероятность рака мочевого пузыря, на $38$ % рака прямой кишки и, тем не менее, $75$ % американской воды хлорируется.

Японцы очищают воду с помощью озона, но он не обладает долговременным действием соединений хлора, поэтому перед употреблением воду надо очищать. Чтобы в какой-то степени освободиться от хлора в течение от нескольких часов и до суток, воду целесообразно отстаивать. Сырая вода может потребляться только в крайних случаях.

Горячую водопроводную воду, поскольку она химически более агрессивна, использовать для приготовления пищи нежелательно. Для очистки воды в домашних условиях используют различные бытовые фильтры, с помощью которых происходит удаление микробов, хлора и его производных, тяжелых металлов, нитратов и нитритов, пестицидов. Но, есть вторичная опасность загрязнения воды – на самом фильтре могут оседать вредные микроорганизмы.

В Америке и Японии сейчас используются электрохимические фильтры. Это российско-английский фильтр «Изумруд». Действие фильтра основано на химической реакции, происходящей в присутствии катализатора под воздействием сильного электрического поля.

Результат впечатляет:

1. Полное очищение воды от микроорганизмов;
2. Очищение от органических соединений;
3. От ионов тяжелых металлов;
4. Снижается концентрация минеральных солей.

При других способах очистки такие результаты недостижимы. К тому же эти фильтры не содержат расходуемых материалов, поэтому, как бы, вечны, но требуют электроэнергии.

Мероприятия по защите гидросферы

Чтобы защитить поверхностные воды от загрязнения, которые являются частью гидросферы, предусмотрен целый ряд мероприятий:

1. Внедрение безотходных и безводных технологий;
2. Создание замкнутого цикла, т.е. оборотного водоснабжения. Данный цикл заставляет сточные воды всё время находиться в обороте и попадание их в поверхностные водоёмы исключается;
3. Качественная очистка сточных вод;
4. Обеззараживание и очистка вод для водоснабжения.

В основном поверхностные воды загрязняются сточными водами, а это значит, что их очистка с экологической точки зрения, является очень важной.

Существуют 3 основных способа очистки сточных вод:

1. Механическая очистка;
2. Физико-химическая очистка;
3. Биологическая очистка.

Механическая очистка предусматривает 4 процесса:

1. Процеживание загрязненной воды;
2. Отстаивание загрязненной воды;
3. Обработка воды в поле действия центробежных сил;
4. Фильтрование загрязненной воды.

Для того чтобы удалить из сточных вод крупные и волокнистые включения процеживание осуществляют в решетках и волокноуловителях. Ширина зазоров в них составляет $10$-$20$ мм.

При отстаивании происходит оседание примесей, плотность которых $p > p$ воды или их всплытие с $p фильтрования. Фильтры при этом могут быть $2$-х типов – зернистые и тканевые.

Физико-химическая очистка помогает удалить растворимые примеси, а иногда и взвешенные вещества из сточных вод.

Существует несколько способов этой очистки:

1. Метод флотации. В сточную воду подаются мелкие пузырьки воздуха, которые обволакивают частицы примесей и поднимают их на поверхность, где образуется слой пены.
2. Метод коагуляции. Суть этого физико-химического процесса заключается в укрупнении коллоидных и дисперсных частиц, что происходит под действием сил молекулярного притяжения.
3. Реагентный метод. Сточные воды при данном методе обрабатываются реагентами, т.е. химическими веществами. Растворенные токсичные примеси вступают в химическую реакцию и образуют нетоксичные или нерастворимые осадки. Гидроксид кальция, хлорид кальция, например, применяют для очистки фторсодержащих вод. Токсичные соединения фтора, вступая в химическую реакцию, образуют плохо растворимый фторид кальция $CaF_2$, который можно удалить их воды отстаиванием.
4. Метод нейтрализации является разновидностью реагентного метода.
5. Метод экстракции. Примеси сточных вод перераспределяют в смеси взаимонерастворимых жидкостей. Для выделения используются фенол, жирные кислоты, цветные металлы – медь, никель, цинк, кадмий и др.
6. Метод ионообменной очистки. Сточные воды пропускают через ионообменные смолы. Поскольку смолы содержат ионы, способные к обмену, то при прохождении через них происходит замена подвижных ионов смолы на ионы токсичных примесей соответствующего знака.
7. Биологическая очистка. В данном случае используется способность микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические и неорганические соединения как источник питания. Данную очистку проводят в естественных условиях – поля фильтрации, например, или в специальных сооружениях искусственного типа – аэротенках – открытых резервуарах и биофильтрах. Биофильтры представляют собой специальные сооружения, которые заполняются загрузочным материалом – шлаком, щебнем, гравием и др. На поверхности этого материала из микроорганизмов происходит развитие биологической пленки.

Источник

Защита гидросферы. Методы и средства защиты

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный индустриальный университет»

Кафедра безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии

Реферат

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Безопасность жизнедеятельности»

на тему «Защита гидросферы от вредных сбросов»

Студент Половинкина А.В.

Наук, доцент Осипов Е.А

1. Введение.Гидросфера _______________________________________стр.1

2.Загрязнение водных ресурсов. Типы загрязнения _____________стр.2

3. Защита гидросферы. Методы и средства защиты _____________стр.3-7

Введение.Гидросфера

Гидросфера представляет собой одну из геологических оболочек нашей планеты. Она включает в себя океаны, моря, все водные объекты суши (реки, озера, болота и водохранилища), подземные воды, ледники и снежный покров. Основным компонентом гидросферы является вода.

За прошлый век потребление человечеством воды выросло более чем в 10 раз. Такое потребление может приводить к обмелению рек и озер. Так понизился уровень Аральского моря, так как впадающие в него реки Амударья и Сырдарья стали менее полноводными из-за использования их вод для орошения полей.

Большую опасность, чем дефицит воды, представляет собой загрязнение гидросферы. Человечество превращает огромное количество чистой воды в сточные воды, загрязненные его бытовыми, промышленными и сельско-хозяйственными отходами. Постройка очистных сооружений во многом решает эту проблему, однако по-прежнему происходят сбросы в реки, озера, моря и океаны. В Мировом океане наибольшему загрязнению подверглись прибрежные зоны и судоходные пути.

Загрязнение водных ресурсов. Типы загрязнения

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Водоемы загрязняются поверхностными стоками (смывы с земной поверхности) и сточными водами. Основными источниками загрязне­ний являются жилищно-коммунальное хозяйство, промышленность и сельское хозяйство.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое — повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое — наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое — наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное — присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое — выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Защита гидросферы. Методы и средства защиты

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.

Для защиты гидросферы от вредных сбросов применяются сле­дующие методы и средства:

* 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.

Методы очистки сточных вод можно подразделить на:

1.Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. Механическая очистка позволяет выделить из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых (как ценные материалы) используются в производстве.

В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка). Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов.

Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.

Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, или всплывают на его поверхность.

Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.

Механическая очистка сточных вод от взвешенных веществ (твердых частиц, частиц масло-, жиро- и нефтепродуктов) осуществля­ется :

* обработкой в поле центробежных сил;

-Процеживание применяют для удаления из сточной воды крупных и волокнистых выделений. Процесс реализуют на вертикальных и на­клонных решетках с шириной прозоров 15*20 мм и на волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит.

-Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) приме­сей с плотностью, большей (меньшей) плотности воды. Процесс отстаи­вания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях.

-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 между собой частиц.

В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п.

-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.

2.Физико-химические методы 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 а также метод с использованием электролиза и др.

Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при протекании электрического тока. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях — электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной промышленности.

Сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионно-обменных смол и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

-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 — это физико-химический процесс укрупнения мель­чайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил мо­лекулярного

притяжения. В качестве веществ-коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, хлорид железа (II) и др.

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.

-Ионообменная очистка 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 смолу подвижные ионы смолы заменяются на ионы соответствующего знака токсичных примесей.

-Биологическая очистка широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод, основанный на использовании закономерностей биохимического самоочищения рек и других водоемов. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим 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).

Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и производственных сточных вод.

Биологическую очистку ведут или в естествен­ных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пру­ды), или в специальных сооружениях: аэротенках, биофильтрах, биологических прудах.

В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления.

Аэротенки представляют собой открытые резервуары с системой коридоров, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с актив­ным илом, который затем отделяется от воды в отстойниках.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Биофильтр— это сооружение, заполненное загрузочным (крупнозернистым) материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается био­логическая пленка, состоящая из прикрепленных форм микроорганизмов.

Одна из наиважнейших нынешних задач человечества – охрана природы, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении. Китайская пословица гласит: «Если мы не изменим курс, то можем прийти туда, куда направляемся». Если не изменить направление движения, многие районы будут по-прежнему испытывать нехватку воды, многие люди будут по-прежнему страдать, будут продолжаться конфликты из-за воды и новые площади ценных сильно увлажненных земель будут уничтожены.

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства – одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

5.Список используемой литературы:

1. А. О. Селиванов. Изменчивая гидросфера Земли. Москва, Знание, 1990.

2. Ю. В. Новиков. Экология, окружающая среда и человек. Москва, Фаир, 1999.

3. Алферова А.А., Нечаев А.П. «Замкнутые системы водного хозяйствапромышленных предприятий, комплексов и районов» Москва: Стройиздат, 1987 г. 4. Хотунцев Ю.Л. «Человек, технологии, окружающая среда» Москва:Устойчивый мир, 2001 г.

5. Константинов В.М. Охрана природы – М.: Академия, 2000, с. 75-99.

6. «Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков» Под

редакцией Соколова В.Н. Москва: Стройиздат, 1992 г.

7. Пузанова Т. А. Экология. Экономика, 2010.

8. Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования. – М.: Академия, 2001, с. 58-76.

9. Проблемы охраны окружающей природной среды и природопользования/Под ред. Буркова Н.А., Ширяева В.В.- Киров, 1998, с. 98-118

10. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. «Предельно допустимые концентрациихимических веществ в окружающей среде» Ленинград: Химия, 1987 г.

Источник