Сточные воды и их очистка

Загрязнение вод некоторыми отраслями промышленности

        Наиболее  опасными загрязнителями Мирового  океана, так же как для человека  и всего живого на планете,  со второй половины ХХ в.  становятся радиоактивные вещества. В 1954 г. в Тихом океане после  взрыва водородной бомбы, произведенного  США, огромная площадь акватории  в 25600 км2 получила смертоносное излучение. Течения в океане способствовали увеличению площади заражения за несколько месяцев до 2,5 млн. км . Растения и биологические объекты кумулируют в себе радиоактивные вещества, которые затем передаются другим организмам по цепи питания. Кумуляция, т.е. накопление радиоактивных веществ, происходит настолько активно, что радиоактивность некоторых планктонных организмом может в 1000 раз превышать радиоактивность воды, а для некоторых видов рыб – до 50 тыс. раз. Эти заражения могут непредвиденно расширять свои границы. Животные, зараженные радиоактивными веществами, переносят загрязнения на огромные расстояния от источника излучения (например, птицы, залетающие далеко, рыбы, заплывающие на большие расстояния и т.п.).

Проблема антропогенного загрязнения Мирового океана, как  это стало очевидно, для своего глобального решения требует  централизованного управления деятельностью  государств по использованию морских  и океанских акваторий. Этой проблеме была посвящена XIX Международная конференция "Мир на морях", состоявшаяся в Лиссабоне в 1991 г. Начало проведения этих конференций было положено в 1970 г., когда, как бы в унисон энциклики папы Иоанна XXIII "Мир на земле", изданной в 1962 г., началось движение "Мир на морях", возглавляемое профессором Элизабет Манн-Боргезе, дочерью писателя Томаса Манна (штаб-квартира на Мальте). В частности, на конференции обращалось внимание на необходимость построения новой всеобщей структуры в рамках ООН для охраны Мирового океана, его ресурсов, мирного решения межгосударственных споров и т.д. Такая структура могла бы стать моделью глобального, регионального и национального управления деятельностью человека на морях в текущем и грядущем тысячелетии. Загрязнение Мирового океана и многих морей приняло угрожающие размеры. В морские и океанские экосистемы попадает в год только свыше 10 млн т нефти при ее транспортировке, во время катастроф нефтеналивных танкеров и т.д.

Рис.№6. Распределение потерь нефти в % от общей суммы мировых потерь в океане за год (общие потери нефти 0,23% мировой добычи), по Н. Ф. Винокуровой и др., 1994

В последние годы возникла опасность загрязнения вод Мирового океана и морей радиоактивными отходами, пестицидами. Пестициды и другие вредные вещества, в первую очередь  агрохимикаты, под влиянием течений распространяются довольно быстро. Они обнаруживаются в различных районах Балтийского, Северного, Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западных побережий Англии, Исландии, Португалии, Испании. Это отрицательно сказывается на живых организмах, особенно на рыбных запасах. Все больше загрязняются моря промышленными отходами и сточными водами, содержащими значительное количество органических отходов. Нередко реки играют роль продолжения канализации и выносят большую часть стоков в моря. Так, прибрежные государства Северного моря ежегодно сбрасывают в него около 20 000 т жидких и твердых отходов. В настоящее время в Северном море известны 10 постоянных мест «свалки» отходов. Отходы, попавшие в воды морей, частично оседают на дно, частично разрушаются, но при этом они губят большое количество живых организмов, особенно страдает планктон. На него обрушиваются все поверхностные загрязнители — поверхностно-активные вещества, масла, пленки нефтепродуктов и т. д. Однако проблемы, связанные с загрязнением морей и океанов, остаются нерешенными. По имеющимся оценкам, к концу XX в. общая масса загрязняющих веществ, поступающих в воды морей и океанов, возрастет по сравнению с началом 80-х гг. в 1,5—3 раза.

Мельчайшие  частицы ртути, превращая ее в  своих организмах в метил-ртуть, которая затем по пищевой цепочке  – "бактерии – планктон – моллюски – хищники водоемов и т.д." попадает в конечном счете в рацион человека.

Ртуть давно известна как  яд. Главными симптомами заболевания  являются сужение поля зрения и расстройство координации движений. В легких случаях  отравление у людей вызывает бессоницу, неспособность воспринимать критику, страхи, головную боль, депрессию и неадекватные эмоциональные реакции. Ртуть поступает в природные воды из многих источников.Во время дождя ртуть вымывается из воздуха, куда она попадает при сгорании ископаемого топлива, дождевая вода смывает в водоемы, содержащие ртуть пестициды, попадает с бытовыми и промышленными сточными водами, а также в результате утечек со свалок, куда выбрасываются отработанные элементы питания, переключатели и другое оборудование. Далее ртуть, попавшая в озеро много лет назад, накапливается в слоях донного ила и грязи, где она медленно превращается бактериями в ядовитую метиловую ртуть и затем включается в пищевые цепи. 
Нужно учитывать, что при попадании соединений ртути в водные экосистемы происходит, во-первых, ее трансформация, во-вторых, биологическое накопление, например в рыбе и моллюсках до уровней во много раз выше, чем в воде озера.

Рис. №7. Загрязнение озера  ртутью (по П. Ревелль, Ч. Ревелль, 1995) 

Также к источникам загрязнения сточных вод относят:

Населенные пункты. Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. Водопотребление городов обычно оценивают на основе среднего суточного расхода воды на одного человека, в США равного примерно 750 л и включающего воду питьевую, для приготовления пищи и личной гигиены, для работы бытовых сантехнических устройств, а также для полива лужаек и газонов, тушения пожаров, мытья улиц и других городских нужд. Почти вся использованная вода поступает в канализацию. Поскольку ежедневно в сточные воды попадает огромный объем фекалий, главной задачей городских служб при переработке бытовых стоков в коллекторах очистных установок является удаление патогенных микроорганизмов. При повторном использовании недостаточно очищенных фекальных стоков содержащиеся в них бактерии и вирусы могут вызвать кишечные заболевания (тиф, холеру и дизентерию), а также гепатит и полиомиелит. В растворенном виде в сточных водах присутствуют мыло, синтетические стиральные порошки, дезинфицирующие средства, отбеливатели и другие вещества бытовой химии. Из жилых домов поступает бумажный мусор, включая туалетную бумагу и детские подгузники, отходы растительной и животной пищи. С улиц в канализацию стекает дождевая и талая вода, часто, с песком или солью, используемыми для ускорения таяния снега и льда на проезжей части улиц и тротуарах.Большая часть этой воды после использования поступает на коммунальные очистные сооружения, где после очистки сбрасывается в естественные водоемы или же идет на повторное использование. При этом, каким бы современным и высокотехнологичным ни было очистное оборудование, возможность возникновения в уже очищенных стоках болезнетворных бактерий не исключается. В результате, в городах периодически возникают вспышки различных кишечных заболеваний, а также полиомиелита, гепатита, дизентерии, холеры и тифа, причем даже в довольно развитых странах, где очистке сточных вод и качеству питьевой воды уделяется повышенное внимание. И это не единственная проблема с водой в населенных пунктах. В канализацию вместе с бытовыми стоками поступают моющие и чистящие вещества, отбеливатели, дезинфицирующие вещества и другая бытовая химия. Кроме этого, стоки изобилуют туалетной бумагой, пищевыми отходами и прочим мусором, который люди спускают в унитаз вместо того, чтобы отправить его в бак для бытовых отходов. Свою лепту в загрязнение воды вносят и стоки, поступающие в канализацию с городских улиц. В них содержатся: листья, песок, химические реагенты, ускоряющие таяние снега и льда, полиэтилен и все, что можно встретить на тротуарах и проезжей части в любом населенном пункте.

Сельское хозяйство.  Сельское хозяйство использует воду  для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами, а также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности. К ним относятся инсектициды; фунгициды, которые распыляют над фруктовыми садами и посевами; гербициды, знаменитое средство борьбы с сорняками; и прочие пестициды, а также органические и неорганические удобрения, содержащие азот, фосфор, калий и иные химические элементы. Кроме химических соединений, в реки попадает большой объем фекалий и других органических остатков с ферм, где выращиваются мясо-молочный крупный рогатый скот, свиньи или домашняя птица. Много органических отходов также поступает в процессе переработки продукции сельского хозяйства (при разделке мясных туш, обработке кож, производстве пищевых продуктов и консервов и т.д.).

Рис.№8. Промышленные и бытовые стоки, сельскохозяйственные удобрения и ливневые сточные воды – основные загрязнители питьевой воды, улавливаемые при помощи сложных фильтрационных систем и современного оборудования водоподготовки.

    1.1.       Класс опасности основных источников  загрязнений питьевой воды

Согласно действующему законодательству существует пять классов опасности загрязнений природных ресурсов. В соответствии с этим можно считать промышленные стоки, являющиеся основными источниками солей тяжелых металлов и радиоактивных элементов (плутония, полония, солей свинца) наиболее опасными. Наименее губительными для экосистемы планеты являются хлориды и сульфаты, содержащиеся в сельскохозяйственных удобрениях.

Опасными для здоровья человека считаются бытовые стоки. Именно некачественная очистка сточных  воды приводит к развитию опасных  бактерий и микроорганизмов. (Таблица 2)

Таблица 2. Сравнительная  таблица уровней заболеваемости и смертности, причиной которых стали  патологические микроорганизмы, содержащиеся в питьевой воде.

1.2.Виды источников  загрязнения питьевой воды

На сегодняшний день существует несколько классификаций источников загрязнений природных ресурсов. Условно все вредные для здоровья человека элементы можно разделить  на следующие категории:

- микроорганизмы

- промышленные стоки,

- бытовые стоки,

- нефтепродукты,

- сельскохозяйственные удобрения

В зависимости от источника  загрязнений подбирается тип  фильтрационный системы и способ очистки питьевой воды от тяжелых  металлов, соединений бензола или  органических веществ (Таблица 3).

Таблица 3. Выбор метода фильтрации воды в зависимости от источника  загрязнений

 2) Характеристика сточных вод

Воды, удаляемые после  их использования, называют сточными. Более полно сточной водой (или  сточной жидкость) называется использованная на бытовые или производственные нужды вода, получившая при этом загрязнения, изменившие ее первоначальный химический состав или физические свойства (или одновременно и то и другое), и подлежащая удавлению с территории населенного пункта или промышленного  предприятия.