Фильтрование
На водоочистной станции, где к воде добавляются химически активные вещества и она отстаивается для удаления примесей, вода также пропускается через песок для фильтрования. Вода и химреактивы-коагулянты тщательно и интенсивно перемешиваются. Через примерно 30 мин вода с укрупненными частицами примесей запускается в седиментационную установку, где большая часть примесей осаждается и удаляется из воды; этот процесс занимает около 2 ч. Осветленная вода направляется в отстойники, где фильтруется через слои песка и гравия и проходит через донную основу. Донная основа не только служит опорой для слоев гравия и песка, но также пропускает воду, периодически используемую для промывки фильтровальных слоев от осадков, оставленных очищаемой водой. Фильтрованная вода хранится в резервуарах или закачивается в водопроводную сеть после заключительного хлорирования.
Жесткость
Проблема уменьшения жесткости воды частично может быть решена путем использования синтетических моющих средств. С помощью химической коагуляции или ионного обмена частично или полностью удаляются создающие жесткость примеси (главным образом бикарбонаты кальция и магния). Этот процесс называется мягчением воды.
В системах химической коагуляции к воде для ее мягчения добавляется известь, которая реагирует с бикарбонатами, превращая их в карбонаты, выпадающие в осадок. Осадок удаляется седиментацией и последующим фильтрованием через песок.
Ионный (точнее, катионный) обмен для мягчения заключается в замещении ионов жесткости, кальция и магния, на ион нежесткости, натрий. На этом принципе основаны домашние системы мягчения воды. С помощью ионного обмена можно, в принципе, заменить все катионы в воде водородом, а все анионы - кислородом. В итоге получится H2O, т.е. чистая вода. Такой процесс называется обессоливанием.
Аэрация
В воде могут быть растворены или взвешены и другие химические элементы или соединения, влияющие на ее качество. Железо извлекается путем окисления кислородом воздуха и удаления нерастворимого соединения седиментацией или фильтрованием. Для магния наряду с аэрацией требуется контакт с адсорбентом. Если железо или магний присутствуют в воде в форме органических комплексов, следует использовать окисление и химическую коагуляцию.
Фторирование
Часто к водопроводной воде добавляется фтор по причине, не связанной с соблюдением основных стандартов безопасности и чистоты питьевой воды. Наличие в воде фтора в очень малой концентрации замедляет образование кариеса зубов, особенно у детей.
Шестиклассная система оценки качества вод принята в зарубежных странах и положена в основу ГОСТ 17.12.04.77 и ГОСТ 17.13.07.82.
Воды 1 класса экологически полноценные, могут использоваться для питья, рекреации, рыбоводства и орошения.
Воды 2 класса экологически полноценные, имеют питьевое значение, могут использоваться для рекреации, рыбоводства и орошения.
Воды 3 класса экологически полноценные, могут использоваться для питья с предварительной очисткой, а также рыбоводства и орошения.
Воды 4 класса экологически неблагополучны, имееют ограниченное применение в рыбоводстве и орошении, пригодны для технических целей.
Воды 5 класса экологически неблагополучны, имеют техническое значение.
Воды 6 класса экологически неблагополучные, применяются для технических
целей с предварительной очисткой. Макробеспозвоночных не встречается.
5. Влияние загрязнения
Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса, населена множеством рыб, растений и животных. Загрязненные воды мутные, с неприятным запахом, не пригодны для питья, часто содержат огромное количество бактерий и водорослей. Система самоочистки воды (аэрация проточной водой и осаждение на дно взвешенных частиц) не срабатывает из-за переизбытка в ней антропогенных загрязнителей.
Уменьшение содержания кислорода. Органические вещества, содержащиеся в сточных водах, разлагаются ферментами аэробных бактерий, которые поглощают растворенный в воде кислород и выделяют углекислый газ по мере усвоения органических остатков. Общеизвестными конечными продуктами распада являются углекислый газ и вода, но могут образовываться и многие другие соединения. Например, бактерии перерабатывают азот, содержащийся в отходах, в аммиак (NH3), который, соединяясь с натрием, калием или другими химическими элементами, образует соли азотной кислоты - нитраты. Сера преобразуется в сероводородные соединения (вещества, содержащие радикал -SH или сероводород H2S), которые постепенно переходят в серу (S) или в сульфат-ион (SO4-), также образующий соли.
В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности, бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени - от солености и давления. Пресная вода при 20° C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2 мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении - увеличивается. По нормативам, действующим при проектировании муниципальных очистных сооружений, для распада органических веществ, содержащихся в одном литре коммунальных сточных вод обычного состава при температуре 20°С, требуется примерно 200 мг кислорода в течение 5 дней. Это значение, называемое биохимической потребностью в кислороде (БПК), принято в качестве стандарта при расчетах количества кислорода, необходимого для очистки данного объема стоков. Величина БПК сточных вод предприятий кожевенной, мясообрабатывающей и сахарорафинадной промышленности гораздо выше, чем коммунальных стоков.
В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики.
Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие - и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т.е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).
В водах, испытывающих тепловое загрязнение, часто создаются условия, приводящие к гибели рыб. Там снижается содержание кислорода, так как он слабо растворяется в теплой воде, однако потребность в кислороде резко возрастает, поскольку увеличиваются темпы его потребления аэробными бактериями и рыбами. Добавление кислот, например серной, с дренажными водами из угольных шахт также существенно снижает способность некоторых видов рыб извлекать из воды кислород.
На сегодня нельзя не обращать внимания на эту проблему, т.к. если не на
нас, то на наших детях скажутся все последствия антропогенного загрязнения
воды. Уже сейчас из-за диоксинового загрязнения водоемов в России ежегодно
погибает 20 тыс. человек. Примерно такое же число россиян ежегодно смертельно
заболевает раком кожи в результате разрушения озонового слоя в стратосфере.
Вследствие проживания в опасно отравленной среде обитания распространяются
раковые и другие экологически зависимые заболевания различных органов. У
половины новорожденных получивших даже незначительное дополнительное облучение
на определенном этапе формирования плода в теле матери, обнаруживаются задержки
умственного развития.
Заключение
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения.
В работе выявлены основные загрязнители воды, такие как способность к биологическому разложению, образование газов, эвтрофикация, тепловое загрязнение, накопление токсичных органических веществ, радиоактивное загрязнение, влияние токсичных металлов и других неорганических загрязнителей.
Проанализировано, что источниками загрязнений являются населенные пункты (наиболее известный источник загрязнения воды), промышленность (главный потребитель воды и самый крупный источник стоков), теплоэнергетика (наиболее масштабное однократное употребление воды), сельское хозяйство (второй основной потребитель воды).
Изучены способы очистки и контроль вод. Существует 6 классов речных вод.
Загрязненная вода воздействует на живые организмы: приводит к гибели большинство живых существ; приводит к раковым и другим экологически зависимым заболеваниям различных органов человека и животных. Следовательно, эту проблему надо решать как можно скорее, радикально пересмотрев проблему очищения промышленных сбросов.
Литература
. Фюрон Р. Проблема воды на земном шаре. Л., 1966
2. Львович А.И. Защита вод от загрязнения. Л., 1977
. Беличенко Ю.П., Швецов М.М. Человек и вода. М., 1979
. Львович М.И. Вода и жизнь: Водные ресурсы, их преобразование и охрана. М., 1986
. Черняев А., Белова Л., Прохорова Н., Пупова Е. Кратко о водах России. Изд. "Виктор", Екатеринбург, 1997.
. Виноградова
И.Л. Химводоочистное оборудование. М., 1971
Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. М., 1971
. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. и др. Кислотные дожди. Л., 1989
. Хорват Л. Кислотный дождь. М., 1990
. http://edu.greensail.ru/encyclopedia/poluting/