Водные ресурсы и водоснабжение населенных мест

 

Водные ресурсы – часть запасов воды любого вида, доступная для использования. Человек использует в основном пресную воду (содержание солей меньше 1 г/л). Объем пресной воды – 90 млн. км³, для использования доступно 50 млн.км³. Запасы воды бывают статические и возобновляемые, восстанавливающиеся в процессе круговорота. Только возобновляемые запасы могут быть использованы без нанесения ущерба окружающей среде.

Все отрасли хозяйства по отношению к водным ресурсам делят на две группы: водопользователи и водопотребители.

Водопотребители забирают воду из источника, используют ее для производства промышленной и сельскохозяйственной продукции, а потом возвращают ее, но в другом месте, в меньшем количестве и другого качества.

Водопользователи воду из источника не забирают, а используют ее как среду (водный транспорт, рыболовство, спорт и т.п.) или как источник энергии (ГРЭС).

К основным компонентам водохозяйственного комплекса, которые потребляют или используют водные ресурсы, относятся водоснабжение населенных пунктов, промышленность, сельскохозяйственное производство, водный транспорт, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и рекреация. Наибольшим потребителем воды в промышленности является атомная энергетика (АЭС). 71% используемой пресной воды приходится на сельское хозяйство (орошаемое земледелие), 23% потребляются промышленностью, на коммунальные нужды – 6%, что составляет в среднем 150 л/чел. в сутки, в Одессе – 350 л/чел. Воздействие проявляется в загрязнении, истощении и деградации водных ресурсов.

Виды загрязнения. Существует три вида загрязнения: химический, физический и биологический. Химическое загрязнение воды происходит вследствие поступления в водоем со сточными водами разных вредных примесей неорганической (кислоты, минеральные соли, щелочи и др.) и органической природы (нефть и нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВ), детергенты, пестициды и др.), которые превышают сверхнормативное содержание. Основными источниками являются предприятия животноводческих комплексов, целлюлозно-бумажной промышленности, нефтеперерабатывающие производства и др.

Для физического загрязнения характерно повышение температуры воды за счет поступления в водный объект подогретых вод (тепловое загрязнение) или наличие радионуклидов (радиоактивное загрязнение). Среди тепловых загрязнителей гидросферы первое место занимают АЭС.

Биологическое воздействие на водный объект сопровождается поступлением в него болезнетворных микробов, яиц гельминтов, мелких водорослей, дрожжевых и плесневых грибов (гидрофлорное загрязнение). Многие из них являются болезнетворными для людей, животных и растений. Среди биологических загрязнителей первое место занимают коммунально-бытовые стоки, особенно, если они поступают в водоемы без очистки. Даже при наличии очистных сооружений некоторое количество вирусов, бактерий проникает в водоемы. К источникам такого загрязнения относятся предприятия шкурообрабатывающей промышленности, мясокомбинаты, сахарные заводы.

Последствия загрязнения воды. Массивное загрязнение природных вод сокращает флору и фауну. Наличие нефтяной пленки влияет на тепло и влагообмен (круговорот воды). Снижается аккумуляция СО₂ в процессе фотосинтеза, интенсивно размножаются водоросли способные выделять углекислый газ. Уменьшение водной растительности снижает поступление кислорода в экосистему. Снижение содержания кислорода сопровождается «заморами» рыб, гибелью других водных животных.

На сегодняшний день питьевая вода является одним из основных источников переноса различных заболеваний. Основной задачей гигиены водоснабжения является обеспечение населения доброкачественной водой в достаточном количестве. В развитых странах зафиксированы новые виды заболеваний, вызванные различными видами загрязнения воды. Например, болезнь под названием «итай-итай», возникающая при отравлении кадмием, болезнь Минимата, обусловленная отравлением людей соединениями ртути. Выявлено большое число случаев заболеваний с поражением ЦНС, параличами и парезами.

Очистка сточных вод. Неочищенные или недостаточно очищенные сточные воды, попадая в водоемы, приводят к изменению физического и химического состава вод этих водоемов, загрязняют их. Все природные водоемы имеют способность к самоочищению. Самоочищение – разбавление сточных вод, выпадение в осадки твердых загрязнителей, химические и биохимические процессы, которые приводят к удалению из водоемов загрязнителей и благоприятствуют возвращению воды в ее первозданное состояние. Однако большое количество загрязненных вод, наличие в них токсичных для водных биоценозов веществ и другие причины ограничивают способность водоема к самоочищению. Ныне реки, озера и другие водоемы самостоятельно уже не могут преодолеть все возрастающую антропогенную нагрузку.

Очистка сточных вод – это разрушение или выделение из них загрязняющих примесей и уничтожение в них болезнетворных микроорганизмов. Загрязненные воды последовательно очищают механическим, химическим и биологическим способами.

Механическое очищение – это удаление из сточных вод нерастворенных веществ (песок, ил, глина), а также жиров, смол, нефтепродуктов и др. Для этого используют решетки, сита, отстойники. Данные вид очистки позволяет из сточных вод удалить до 95% твердых нерастворенных примесей.

Химическая очистка сточных вод проводится после механической очистки. Этот способ предусматривает внесение в загрязненную разными соединениями воду специальных веществ реагентов, которые, вступая в реакцию с загрязнителями, образуют безвредные соединения или нерастворимые вещества, которые выпадают в осадок и выделяются. Химические методы очистки очень часто дополняют физико-химическими, такими как выпаривание, экстракция, нейтрализация, поглощение примесей специальными веществами сорбентами и др.

Биологический метод применяется для очистки вод, обработанных механическим и химическим путем. Этот способ предусматривает использование природных или искусственных биореакторов (пруды, биофильтры, аэротенки и др.), в которых разводят специальные микроорганизмы, которые питаются органическими веществами, присутствующими в сточных водах, разлагая их на простые соединения (воду углекислый газ, минеральные соли).

После биологической очистки очищенные воды обеззараживают, т.е. очистка воды от бактерий и вирусов. Для этого широко используются реагентные (хлорирование и озонирование) и безреагентные (УФ-излучения, воздействие гамма-лучами и другие методы).

Хлорирование наиболее распространенный способ обеззараживания воды. Главным бактерицидным соединением является недиссоциированная хлорноватистая кислота. У хлора высокая реакционная способность, большая часть его взаимодействует с разнообразными органическими и минеральными примесями воды (побочные реакции). При определении дозы хлора, вводимого для обеззараживания, необходимо учитывать расход Сl на эти реакции и стремиться к тому, чтобы в воде оставалась некоторая избыточная концентрация хлора («остаточный хлор»), дейст­вующая бактерицидно. Обычно для сохранения бактерицидных свойств концентрация остаточного хлора после 30-мин контакта должна быть 0,2- 0,5 мг/л.

Одним из перспективных методов обеззараживания является озонирование. Озон в отличие от хлора не образует в воде соединений, подобных хлорорганическим, улучшает органолептические свойства воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта (до 10 мин). Однако широкое внедрение озонирования в практику обработки воды сдерживается высокой энергоёмкостью процесса получения озона.

Следует добавить, что некоторые особенно токсичные сточные воды химических предприятий вообще нельзя очистить современными методами. Их приходится захоронить, закачивая в подземные хранилища. Таким образом, существует угроза прорыва таких вод в подземные водоносные горизонты. Не все воды можно очистить на 100%, поэтому очищают воду до определенного экономически обоснованного предела, потом разбавляют чистой природной водой, так чтобы содержание примесей в смеси не превышало нормативов, и сбрасывают в водоем или используют.

Комплекс мер, которые могут обеспечить нормальное состояние водных объектов: экономия воды (рациональное ее использование); нормирование качества воды, т.е. разработка критериев относительно ее пригодности для разных видов водопользования; сокращения объемов сбросов загрязнений в водоемы путем совершенствования технологических процессов очистка сточных вод.