Источники загрязнения водоемов

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.

Основные пути загрязнения гидросферы:

1) загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Приводит к появ­лению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызы­вает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 км². Восстановление пора­женных экосистем занимает 10—15 лет

2)загрязнение сточными водами в результате промышленного проИзводства, минеральными и органическими удобрениями в результа­
те сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бы­товыми стоками. Ведет к эвтрофикации водоемов — обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному разви­тию водорослей и гибели других экосистем водоемов с непроточ­ной водой (озер и прудов), а иногда к заболачиванию местности;

3)загрязнение ионами тяжелых металлов. Нарушает жизнедея­тельность водных организмов и человека;

4)загрязнение кислотными дождями. Приводит к закислению водоемов и гибели экосистем;

5)радиоактивное загрязнение. Связано со сбросом радиоактив­ных отходов;

6)тепловое загрязнение. Вызывается сбросом в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС. Приводит к массовому развитию сине-зеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количе­ства кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов;

7)механическое загрязнение. Повышает содержание механичес­ких примесей;

8)бактериальное и биологическое загрязнение. Связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 км³ сточных вод раз­ной степени очистки, которые требуют 50— 100-кратного разбав­ления для придания им естественных свойств и дальнейшего очи­щения в биосфере.

Основными источниками загрязнения водоемов служат пред­приятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехи­мической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

Черная металлургия. Объем сбрасываемых сточных вод состав­ляет 11 934 млн. м³, сброс загрязненных сточных вод достиг 850 млн. м³. Предприятия Магнитогорска, Липецка, Екатеринбурга, Челябинска, Череповца, Новокузнецка не обеспечивают норма­тивную очистку сточных вод.

Цветная металлургия. Объем сброса загрязненных сточных вод превысил 537,6 млн. м³. Сточные воды зафязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианизы, ксантогенаты), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, ндкель, ртуть и др.), мы­шьяком, хлоридами и др.

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. Главный источник образования сточных вод в отрасли — произ­водство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелки.

Нефтеперерабатывающая промышленность. В поверхностные во­доемы предприятиями отрасли было сброшено 543,9 млн. м³ сточ­ных вод. В результате в водоемы попали в значительном количестве нефтепродукты, сульфаты, хлориды, соединения азота, фенолы, соли тяжелых металлов и др.

Химическая и нефтехимическая промышленность. в водоемы попали нефтепродукты, взвешенные веще­ства, азот общий, азот аммонийный, нитраты, хлориды, сульфа­ты, фосфор общий, цианиды, роданиды, кадмий, кобальт, мар­ганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фурфурол, фенолы, поверхностно-активные вещества, карбамиды, пестициды, полу­фабрикаты.

Машиностроение. в первую очередь нефтепродуктами, сульфатами, хлоридами, взве­шенными веществами, цианидами, соединениями азота, солями железа, меди, цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кад­мия. 7. САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ

Факторы самоочищения водоемов многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и био­логические.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загряз­нений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взве­шенных частиц обеспечивается интенсивным течением рек. Спо­собствует самоочищению водоемов оседание на дно нераствори­мых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. Микроорганизмы под собственной тяжестью или осаждаясь на других органических и неорганических частицах постепенно опус­каются на дно, подвергаются действию физических факторов, что способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. Сдерживает этот процесс снижение температуры воды, благопри­ятствующее длительному сохранению попавших в водоем бакте­рий и вирусов. Так, в зонах с умеренным климатом река самоочи­щается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Се­вере — через 2 тыс. км.

Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафио­летового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует от­метить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окис­ляемому органическому веществу (определяемому по биохимичес­кой потребности кислорода — ВПК) или по общему содержанию органических веществ (определяемому по химическому потребле­нию кислорода — ХПК). Оценку самоочищения производят и по содержанию конкретных соединений или их групп (фенолов, уг­леводородов, смол).

Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего ко­личеством растворенного в нем кислорода. Его должно быть не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов первого и второго видов. К первому виду относятся водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму — исполь­зуемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящи­еся в черте населенных пунктов. Водоемы, предназначенные для со­хранения и воспроизводства пенных пород рыб, должны содержать не менее 6 мг растворенного кислорода на 1 л воды.

К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланк­тон не всегда положительно воздействует на процессы самоочи­щения: в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водо­рослей в искусственных водоемах можно рассматривать как про­цесс самозагрязнепия.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способ­ствовать и представители животного мира. Так, устрица и некото­рые амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый мол­люск профильтровывает в сутки более 30 л воды.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ

Ежегодно в Мировой океан попадает более 10 млн т нефти и до 20 % Мирового океана уже покрыты нефтяной пленкой. В пер­вую очередь это связано с тем, что добыча нефти и газа в Миро­вом океане стала важнейшим компонентом нефтегазового комп­лекса. В 1993 г. в океане добыто 850 млн т нефти (почти 30 % миро­вой добычи). В мире пробурено около 2500 скважин.

Загрязнение гидросферы водным транспортом происходит по двум каналам: во-первых, морские и речные суда загрязняют ее отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятель­ности, и, во-вторых, выбросами в случае аварий, токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. Энергетические уста­новки судов (в основном дизельные двигатели) постоянно за­грязняют атмосферу, откуда токсичные вещества частично или почти полностью попадают в воды рек, морей и океанов.

1. Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. На танкерах, перевозящих нефть и ее производ­ные, перед каждой очередной загрузкой, как правило, промыва­ются емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная вода, а с ней и остатки груза обычно сбрасы­ваются за борт. К числу наибо­лее распространенных и вредных загрязняющих веществ относят­ся нефть, ежегодное поступление которой в моря и океаны, по данным ООН, достигает 6...7 млн т.

Огромный ущерб Океану нанесло крушение американского су­пертанкера «Торри Каньон» у юго-западного побережья Англии в марте 1967 г.: 120 тыс. т нефти вылилось в воду и было подожжено зажигательными бомбами с самолетов. Нефть горела несколько дней. Были загрязнены пляжи и побережье Англии и Франции.

За десятилетие после катастрофы танкера «Торри Каньон» в морях и океанах погибло более 750 крупных танкеров. Большин­ство этих крушений сопровождалось массовыми выбросами неф­ти и нефтепродуктов в море. Поля нефтяных загрязнений, формирующие локальные зоны, остаются устойчивыми во времени, поэтому в их распространении огромную роль играют океанические циркуляции. Именно они пе­реносят нефтяные загрязнения в наиболее чистые районы Миро­вого океана, в том числе и в Северный Ледовитый океан.

Поступившие в воду нефтепродукты деградируют в результате химического, фотохимического и бактериального разложения, а также деятельности некоторых морских организмов и высших растений. Однако «процесс» естественной нейтрализации нефте­продуктов достаточно длителен и может составлять от одного до нескольких месяцев.

Таким образом, нефтяные пленки являются тем техногенным фактором, который влияет на формирование и протекание гидро­логических и гидрохимических процессов в поверхностных слоях воды морей и океанов.

Нефтяные загрязнения воздействуют и на живые организмы, экранируя солнечное излучение и замедляя обновление кислоро­да в воде. В результате перестает размножаться планктон - ос­новной продукт питания морских обитателей. Толстые нефтяные пленки нередко становятся причиной гибели морских птиц.

Нефть отрицательно влияет на физиологические процессы, протекающие в живых организмах, вызывают патологические из­менения в тканях и органах, нарушает работу ферментативного аппарата, нервной системы. Нефть - своего рода наркотик для морских обитателей. Замечено, что некоторые рыбы, «хлебнув» однажды нефти, уже не стремятся покинуть отравленную зону. Кроме того, она отрицательно влияет на вкусовые качества мяса морских обитателей.

2. Происходит загрязнение Мирового океана и другими видами отходов промышленности. Во все моря мира сброшено примерно 20 млрд т мусора (1988 г.). Подсчитано, что на 1 км² океана прихо­дится в среднем 17 т отбросов. Зафиксировано, что в один день в Северное море было сброшено 98000 т отбросов (1987 г.).

До 2 млн морских птиц и 100 тыс. морских животных, в том числе до 30 тыс. тюленей, ежегодно погибают, проглотив какие-либо пласт­массовые изделия или запутавшись в обрывках сетей и тросов.

ФРГ, Бельгия, Голландия, Англия сбрасывают в Северное море ядовитые кислоты, в основном 18 — 20% серной кислоты, тяже­лые металлы в грунте и осадках сточных вод, содержащих мышьяк и ртуть, а также углеводороды, в том числе ядовитый диоксин (1987 г.).

С судов ежегодно сбрасывалось 145 млн т обычного мусора. Англия сбрасывала 5 млн т канализа­ционных стоков в год.

В результате добычи нефти из трубопроводов, связывающих не­фтяные платформы с материком, каждый год в море вытекало около 30 тыс. т нефтепродуктов. Последствия этого загрязнения нетрудно видеть. Целый ряд видов, которые некогда обитали в Северном море, в том числе лосось, осетр, устрицы, скаты и пикша, просто-напросто исчезли. Гибнут тюлени, другие обита­тели этого моря нередко страдают от инфекционных заболеваний кожи, имеют деформированный скелет и злокачественные опухо­ли. Гибнет птица, питающаяся рыбой или отравившаяся морской водой. Наблюдалось цветение ядовитых водорослей, которое при­вело к уменьшению рыбных запасов (1988 г.).

В Балтийском море в течение 1989 г. погибли 17 тыс. тюленей. Проведенные исследования показали, что ткани погибших жи­вотных буквально пропитаны ртутью, которая попадала в их орга­низм из воды.

В 1992 г. министрами 12 государств и представителем Европей­ского сообщества была подписана новая Конвенция по охране среды бассейна Балтийского моря.

Средиземному морю грозит участь превратиться в мусорную свалку, сточную яму трех континентов. Ежегодно в море попадает 60 тыс. т моющих веществ, 24 тыс. т хрома, тысячи тонн нитратов, применяемых в сельском хозяйстве. 85 % вод, сбрасываемых из 120 крупных приморских городов, не очищаются, а самоочищение (пол­ное обновление вод) Средиземного моря осуществляется через Гибралтарский пролив (1989 г.) за 80 лет.

Из-за загрязнений Аральское море с 1984 г. полностью потеряло рыбохозяйственное значение. Его уникальная экосистема погибла.

3. Тяжелые металлы. Большие массы этих соедине­ний поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий, так как они сохраняют токсичность бесконечно долго. Например, ртутьсодержащие со­единения (особенно метилртуть) - сильнейшие яды, действую щие на нервную систему, представляют угрозу для жизни всего живого. В 50-60-е годы XX в. в районе бухты Миномата (Япония) было зарегистрировано массовое отравление, жертвами которого стали десятки тысяч человек, употреблявших в пищу зараженную рыбу. Причиной заражения было предприятие, сбрасывающее ртуть в воду залива.

Владельцы химического комбината «Тиссо» в городке Мина-мата на острове Кюсю (Япония) долгие годы сбрасывали в океан сточные воды, насыщенные ртутью. Прибрежные воды и рыба ока­зались отравленными, и с 50-х годов XX в. 1200 человек умерли, а 100 тыс. получили отравления различной тяжести, в том числе психопаралитические заболевания.

В Мировой океан в год поступает до 2 млн т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Попав в морскую воду, тяжелые ме­таллы концентрируются главным образом в поверхностной плен­ке, в придонном осадке и в биоте, тогда как в самой воде они ос­таются лишь в сравнительно небольших концентрациях. Здесь особо значима поверхностная пленка, которая обычно простира­ется на глубину 50...500 мкм. Именно в данной области проте­кают все равновесные процессы массообмена между водой и ат­мосферой.

Большие количества тяжелых металлов сосредоточиваются в донных осадках. Это подтверждается тем, что концентрация ме­таллов в осадке может быть на несколько порядков выше, чем в воде.

4. РАО. Серьезную экологическую угрозу для жизни в Мировом океа­не и, следовательно, для человека представляет захоронение на морском дне радиоактивных отходов (РАО) и сброс в море жид­ких радиоактивных отходов (ЖРО). Западные страны (США, Ве­ликобритания, Франция, Германия, Италия и др.) и СССР с 1946 г. начали активно использовать океанские глубины для того, чтобы избавиться от РАО.

В 1959 г. ВМС США затопили в 120 милях от Атлантического побережья США неудачный ядерный реактор от атомной подвод­ной лодки. По данным Гринпис, СССР сбросил в море около 17 тыс. бетонных контейнеров с РАО, а также более 30 корабель­ных атомных реакторов.

Наиболее тяжелая обстановка сложилась в Баренцевом и Кар­ском морях вокруг ядерного полигона на Новой Земле. Там поми­мо бесчисленного количества контейнеров затоплено 17 реакто­ров, в том числе с ядерным топливом, несколько аварийных атом­ных подводных лодок, а также центральный отсек атомохода «Ле­нин» с тремя аварийными реакторами. Тихоокеанский флот СССР захоранивал ядерные отходы в 10 местах в Японском и Охотском морях — недалеко от берегов Сахалина и от Владивостока, в том числе 18 реакторов.

США и Япония сбрасывали отходы деятельности АЭС в Япон­ское, Охотское моря и Северный Ледовитый океан.

Жидкие радиоактивные отходы СССР сливал в дальневосточ­ных морях с 1966 по 1991 г. (в основном вблизи юго-восточной части Камчатки и в Японское море). Северный флот ежегодно сбра­сывал в воду 10 тыс. м³ таких отходов.

В 1972 г. была подписана Лондонская конвенция, запрещаю­щая сброс на дно морей и океанов радиоактивных и ядовитых химических отходов. К этой конвенции присоединилась и Россия.

 

Методы очистки воды

Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическая очистка

применяется прежде всего для отделения твердых и взвешенных веществ. Наибо­лее типичными в этой группе являются способы проце­живания, отстаивания, инерционного разделения, фильтрования и нефтеулавливания (как разновидность отстаивания), — все они используются для обработки сточных вод. Для водоподготовки из этой группы наи­более широко применяются отстаивание и фильтрова­ние.

1. Процеживание — первичная стадия очистки сточ­ных вод — вода пропускается через специальные ме­таллические решетки с шагом 5—25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных поворотных приспособлений.

2. Отстаивание происходит в специальных емкостях, которые по направлению движения воды делят на гори­зонтальные, вертикальные, радиальные и комбинирован­ные. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаж­дения частиц, которые собираются внизу. Разновиднос­тью отстойника являются песколовки, применяющиеся для выделения частиц песка в стоках литейных цехов, окали­ны — в стоках кузнечно-прессовых и прокатных цехов и т. д. Как правило, время нахождения воды в песколовках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

3. Инерционное разделение осуществляется в гидроцик­лонах, принцип действия которых аналогичен цикло­нам для очистки газов. Различают открытые и напор­ные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проиг­рывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).

4. Фильтрование осуществляется чаще всего через по­ристые связанные или несвязанные материалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильт-роматериалы достаточно разнообразны: кварцевый пе­сок, гравий, антрацит, частички металлов и др. Песча­ные фильтры — основные очистители при водоподго-товке. Эффективный фильтр из связанных специальными смолами песчано-гравийных фракций разработан груп­пой сотрудников РГУПС (Л.Ф. Быкадоров, В.И. Коре-невский, Т.А. Шатихина).

5 Нефтеловушки в самом простом исполнении пред­ставляют собой отстойники, в которых выход очищен­ной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собира­ется сверху.

Физико-химическая очистка

обеспечивает отделе­ние как твердых и взвешенных частиц, так и раство­ренных примесей. Она включает множество разных способов, важнейшими из которых являются экстрак­ция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы и др.

1. Экстракция — процесс разделения примесей в сме­си двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточ­ной воды). Например, в специальных колонках (пусто­телых или заполненных насадками) стоки смешивают­ся с экстрагентом, отбирающим вредные вещества: так бензолом удаляется фенол.

2. Флотация — процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых слу­чаях между пузырьками и примесями происходит реак­ция. Разновидность метода— электрофлотация, при которой вода дополнительно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электро­дов.

3 Нейтрализация — обработка воды щелочами или кис­лотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обес­печения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод — сме­шение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

4Окисление — применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических приме­сей. Наиболее распространенный способ — хлорирова­ние — чреват, как указывалось ранее, появлением ди­оксинов (особенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом ги­перхлорировании). Необходимо постепенно переходить на другие способы, например, на комбинацию — озо­нирование и хлорирование. Озонирование — дорого и имеет более кратковременное действие, но оно перспек­тивнее. В настоящее время отрабатываются комбина­ции реагентов с ультрафиолетовой обработкой воды. Во всяком случае вода, применяемая для питья и содер­жащая характерный запах хлора, перед употреблени­ем должна отстаиваться и кипятиться, как минимум.

5. Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, спо­собна обеспечивать эффективную очистку воды от со­лей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. п. Лучшим сорбентом и здесь является активированный уголь, это относится и к различным минералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др. На этих сорбентах работают многие быто­вые фильтры для воды: «Родничок*, *Роса» и др.

6. Коагуляция — обработка воды специальными реа­гентами с целью удаления нежелательных растворен­ных примесей. Широко распространена при водоподго-товке. Обработка ведется соединениями алюминия или железа, при этом образуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточ­ных вод широко применяется электрокоагуляция, при которой вблизи электродов образуются ионы (резуль­тат анодного растворения материала электродов), реа­гирующие с примесями. Так отделяют тяжелые метал­лы, пианы и др.

7. Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых ме­таллов. Очистка производится синтетической ионооб­менной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды ме­таллы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

В последнее время за рубежом (особенно для водо-подготовки) используют установки обратного осмоса. В них вода продавливается через набор специальных микропленок при высоком давлении (до 30 МПа). Эти установки чрезвычайно эффективны в качестве после­дних ступеней (т. е. для тонкой очистки). Но они дос­таточно дороги и энергоемки.

Биологическая очистка

возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. И в том, и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т. п.) и превращаются в минеральные вещества. В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биоло­гических прудах-отстойниках, в которых концентрация загрязнителей снижается до требуемых норм за счет процессов самоочищения, осуществляемых мик­роорганизмами, водорослями, беспозвоночными, пру­ды могут быть с поддувом воздуха (с искусственной аэрацией).

Большой интерес представляют высшие водные рас­тения (ВВР) для очистки воды (тростник, камыш, уруть, ряска и др.) Способность ВВР к накоплению, утилиза­ции, трансформации многих загрязняющих веществ делает их незаменимыми в общем процессе самоочи­щения водоемов. В последнее время на территории РФ получило широкое применение тропическое цветковое растение — Eichornia crassipes — эйхорния, или вод­ный гиацинт. Эйхорния может применяться там, где в течение не менее двух месяцев температура стоков на­ходится не ниже 16 °С. Эйхоряия способна поглощать все лишнее, что загрязняет воду: нефтепродукты, фе­нолы, сульфаты, фосфаты, хлориды, нитраты, СПАВы, щелочи, тяжелые металлы... Улучшает ВПК и ХПК. Уничтожает патогенные микроорганизмы гнилостного ряда, нормализует общее микробное число и Коли-ин-декс. Эйхорнию можно использовать для доочистки сточной воды на городских очистных сооружениях, а также на сельскохозяйственных и промышленных сто­ках. Есть опыт применения этого растения для очист­ки реки Темерник (г. Ростов-на-Дону).

В качестве искусственных сооружений могут при­меняться аэротенки, окситенки, метатенки и биофиль­тры.

1.Капельный биофильтр

Капельный биофильтр — наиболее распространённый тип био­реактора с неподвижной биоплёнкой, применяемый для очистки стоков. По существу, это реактор е неподвижным слоем и противо­током воздуха и жидкости. Биомасса растёт на поверхности насадки в виде плёнки.

Биофильтры представляют собой прямоугольные или круглые сооружения со сплошными стенками и двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным. Дренажное дно биофильтра состоит из железобетонных плит с площадью отверстий не менее 5-7% от общей площади поверх­ности фильтра. Фильтрующим материалом обычно служит щебень, галька горных пород, керамзит, шлак.

Входной поток предварительно отстоянных сточных вод с по­мощью водораспределительного устройства периодически равномер­но орошает поверхность биофильтра. В ходе просачивания сточных вод через материал фильтрующего слои происходит ряд последова­тельных процессов:

1) контакт с биопленкой, развивающейся на поверхности частиц фильтрующего материала;

2) сорбция органиче­ских веществ поверхностью микробных клеток;

3) окисление ве­ществ стоков в процессах микробного метаболизма. Через нижнюю часть биофильтра противотоком жидкости продувается воздух. Во время паузы между циклами орошения сорбирующая способность биоплёнки восстанавливается.

 

В настоящее время около 70% очистных сооружений Европы и Америки представляют собой капельные биофильтры. Срок службы таких биореакторов исчисляется десятками лет до 50.

Аэротенк относится к гомогенным биореакторам. Типовая кон­струкция биореактора представляет собой железобетонный герме­тичный сосуд прямоугольного сечения, связанный с отстойником Аэротенк разделяется продольными перегородками на несколько коридоров, обычно 3-4.

Процесс биоочистки в аэротенке состоит из двух этапов.

Первый этап заключается во взаимо­действии отстоянных сточных вод, содержащих около 150-200 _мг/л взвешенных частиц и до 200-300 мг/л органических веществ, с воздухом и частицами активного ила в аэротенке в течение неко­торого времени (от 4 до 24 ч и больше в зависимости от типа сто­ков, требований к глубине очистки и пр.).

На втором — происходит разделение вод и частиц активного ила во вторичном отстойнике. Биохимическое окисление органических веществ стоков в аэротенке на первом этапе реализуется в две стадии: на первой микроорга­низмы активного ила адсорбируют загрязняющие вещества стоков, на второй — окисляют их и восстанавливают свою окислительную способность.

Подача воздуха в «коридоры» аэротенка осуществляется через пористые железобетонные плиты или через систему пористых кера­мических труб. Про­стейшие потребляют бактерии и снижают мутность стоков, наибольщее значение среди них имеют инфузории (Vorticella, Opercularia).

Активный ил является совокупностью микроорганизмов и простейших, обладающих набором ферментов для удаления загрязнений из стоков Активный ил имеет также поверхность с сильной адсорбционной способностью. Концентрация активного ила в аэротенке обычно составляет 1.5-5.0 г/л.

Биологические пруды

Биологические (очистные) пруды используются в качестве само-

тельного очистного сооружения или конечного пункта очистки стоков.

Чистные пруды функционируют как самостоятельные системы водоочистки, сточные воды перед поступлением в них разбавляются трёх-, пятикратными объёмами технической или хозяйственно-питьевой воды. Средняя глубина прудов составляет от 0.5 до 1.0 м. Срок «созревания» прудов в зонах умеренного климата — не менее одного месяца.

 

 

Водные ресурсы.

Основным источником питьевого и промышленного водоснабжения является река Иртыш. Река Омь в г.Омске служит источником только промышленного водоснабжения. Водозабор составляет 520 млн. мм³ в год, а расход воды на 1 человека - 348 м³ в сутки. Забор воды из р.Иртыш составляем 1,5% от среднемноголетних объемов стока, а в р.Омь - 0,5%. р.Иртыш является главной водной артерией в Омской области. Вода в Иртыше оценивается по 5 и 6 классу опасности (грязная и очень грязная).

По данным госкомэкологии Омская область дает 6,2% всех сточных вод в России, а Омск дает 98% всех сбросов в области. Сброс сточных вод в р.Иртыш организован от 20 предприятий города с суточным объемом 690 тыс. м³. От этих предприятий в воды Иртыше поступают нефтепродукты,?, железо, хром, медь, синтетические поверхностно? вещества. Таким образом Иртыш в пределах г.Омска интенсивно загрязняется.

Очистка сточных вод

После очистки сточные воды собираются в р.Иртыш. Всего 35% сточных вод с промышленных предприятий поступают на очистные сооружения, а остальные сбрасываются в р.Омь и Иртыш без очистки. С 1989 по 1993 гг. объем сброса сточных вод снизился на 1,6%. По данным госкомэкологии в г.Омске всего 1% составляют нормативно??данные воды, 13% - недоочищенные, а остальной объем сточных вод относится к категории загрязненных, что не отвечает требованиям по сбросу сточных вод.

Увеличение объема сбрасываемых загрязненных веществ связано с изнашиванием очистных сооружений.

Загрязнение р.Иртыш

Оценка степени загрязнения р.Иртыш химическими веществами проводится в 2-х?:

1 - выше г.Омска - Новая старица и

2 - ниже г.Омска - пос.Береговой

Загрязняющие вещества	Новая старица (выше города)	Пос.Береговой (ниже города)
Нефтепродукты	8,8	6,4
Б-П	2,0	5,0
Аммиак	2,5	9,4
Медь	8,0	7,
Железо	6,4	9,4
?	1,2	1,0
Марганец	3,1	3,3

 

Таким образом эпидемиологической опасности качество воды в р.Иртыш не представляет.

По прогнозам на следующие 10 лет объем сброса сточных вод увеличится на 3%. Вместе с тем увеличится количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в водные объекты.

 

МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ

Недра (в узком смысле слова) - это верхняя часть земной коры, в которой при современном уровне развития техники добываются по­лезные ископаемые. Иногда в природоохранной литературе исполь­зуют термин «геологическая среда», что почти совпадает с понятием «недра».

Минерально-сырьевые ресурсы - полезные ископаемые, найден­ные в недрах Земли в результате геолого-разведочных работ и доступные для промышленной разработки. Полезные ископаемые подразделяются на горючие, металлические и неметаллические.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ЗАПАСЫ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В МИРЕ И В РОССИИ

Крупные запасы основных полезных ископаемых распределе­ны по странам следующим образом:

1. нефть - Саудовская Аравия, Кувейт, Ирак:

2. природный газ - Россия, Иран, Объединенные Араб­ские Эмираты;

3. каменный уголь - Китай, США, Россия;

4. железная руда - Бразилия. Россия. Китай:

5. медные руды - Чили. США, Заир;

Разведанные запасы железа на Земле оцениваются в 100 млрд т. Основные запасы железа сосредоточены в Америке (47,8%), Аф­рике (15,9%), Австралии и Океании (15,7%).

Разведанные запасы фосфоритов, оценивающиеся в 40-50 млрд т, размещены в Афри­ке (62%), Америке (29,1%) и Азии (5,9%).

Запасы алюминия оцени­ваются в 20-25 млрд т. они размещены в Африке (59,4%), Амери­ке (19%), Австралии и Океании (11,6%).

Мировые запасы нефти и газа составляют соответственно 136094 млн т и 141026 млрд м³. Основные запасы нефти сосредо­точены на Ближнем Востоке (65,7%). в Америке (16,2%, в том числе в США 3,3%) и Африке (6,1%); запасы газа - в Восточной Европе (40,2%, в том числе в России 39,2%), в Америке (10%) и Африке (6,9%).

Минерально-сырьевые ресурсы России.

Минерально-сырье­вую базу отечественной промышленности (энергетики, топлив­ной, химической, строительной, черной и цветной металлургии) составляют месторождения, запасы которых разведаны и оцене­ны с достаточной точностью.

В России открыто и разведано около 20 тыс. месторождений полезных ископаемых, из которых примерно 37% введены в про­мышленное освоение. Месторождения России содержат свыше 10% мировых разведанных запасов нефти, примерно одну треть мировых запасов газа, 12% угля, 28% железных руд, значитель­ную часть разведанных запасов цветных и редких металлов. По количеству разведанных запасов золота, платиноидов и платины Россия занимает второе место в мире, алмазов и серебра - первое.

Добыча нефти (с конденсатом) в России составляет около 460 млн т в год, из них в Западной Сибири добывается 330, в Урало-Поволжском регионе - 110, в зоне материкового шельфа -0.03 млн т в год. Увеличивается объем добываемой нефти с боль­шой глубины. Только в 1997 г. открыто 50 новых месторождений нефти. На одном месторождении в среднем добывается 2,1 млн т нефти и 1,7 млн т газа.

Полученные в результате их добычи и последующей перера­ботки минеральное сырье и минерально-сырьевые продукты со­ставляют основную статью российского экспорта. Экспорт мине­рального сырья в конце 1990-х гг. обеспечил 67-70% валютных поступлений в Россию, примерно половину из них дали топливно-энергетические ресурсы.

Обеспеченность РФ запасами полезных ископаемых:

Нефть -35 л., природный газ – 80, уголь – 60-180, железная руда – 42, медь – 40, свинец – 15, золото – 37.

Полезные ископаемые Омской области

В течение XX в. на территории Омской области выявлено 361 месторождение, 95 проявлений и 311 перспективных площадей. 23 видов полезных ископаемых.

Нефть и газ

Перспективные в нефтепоисковом отношении территории тяготеют к северным районам Омской области. В настоящее время открыто 5 месторождений углеводородного сырья: 4 нефтяных. Предполагаемые запасы нефти - 43,7 млн. т, газа - 640 м³/тыс. т.

Цветные и редкие металлы

Циркон-ильменитовые россыпи (минералы циркония и ти­тана) в области известны с 1959 г. В настоящее время наиболее крупными и геологически изученными является Тарская россыпь, расположенная в Тарском районе, Общие запасы россыпей оцениваются в 250 млн.

 

 

ОХРАНА НЕДР

Под охраной недр понимаются научно обоснованное рацио­нальное и бережное использование полезных ископаемых, макси­мально полное, технически доступное и экономически целесооб­разное их извлечение, утилизация отходов, ликвидация урона, на­несенною естественным природным ландшафтам.

1 - Значительны потери полезных ископаемых и ущерб окружаю­щей среде при разработке месторождений подземным способом. При этом потери угля (остается в недрах) составляют 20-45%, руд цветных и черных металлов 15-25%. горно-химического сырья 20-60%. При открытом способе разработки полезных ископае­мых потери снижаются до 12%.

2 - Чрезвычайно велики потери полезных ископаемых из-за несо­вершенства технологии извлечения. Сейчас доля извлеченной нефти по отношению к разведанным запасам составляет 50-60%. Потери же попутного газа - 20 млрд т в год (он сжигается в факе­лах) просто потрясают воображение.

3 - Часто в месторождениях полезных ископаемых кроме основно­го компонента содержится целый ряд попутных включений. Цен­ные компоненты могут оказаться в отвалах и представлять опас­ность как потенциальные источники загрязнения окружающей среды. Поэтому в мероприятия по охране недр входит комплекс­ное использование ресурсов, оно предусматривает при добыче одного полезного ископаемого более полное извлечение сопутст­вующих компонентов,

4 - Неполнота геохимической изученности месторождений также приводит к тому, что из месторождения не извлекают все возмож­ные компоненты.

5 - Ликвидация системы валовой выемки, своевременное разделе­ние руд, их сортировка во время добычи позволяют сохранить цен­ные компоненты сырья, что дает большой экономический -эффект.

6 - Значительные потери полезных ископаемых происходят при их транспортировке к местам переработки и использованию. На тер­ритории России эксплуатируется 350 тыс. км промысловых тру­бопроводов, на которых ежегодно случается свыше 50 тыс. про­рывов. В Западной Сибири свыше 100 тыс. км промысловых трубо­проводов с 30-летним стажем р