Предупреждение загрязнения водных объектов сточными водами

Организационные мероприятия по предупреждению загрязнения водоемов

Предупреждение загрязнения водных объектов сточными водами может обеспечиваться организационными и техническими мероприятиями.

Организационные мероприятия сводятся к предупреждению сброса сточных вод в водоёмы без их очистки.

Технические мероприятия включают в себя очистку сточных вод различными методами, повторное использование сточных вод для технических нужд и полива, создание оборотных и замкнутых систем водопользования, совершенствование технологических процессов на предприятиях в направлении сокращения поступления загрязнений в стоки, переход на безводные технологии, сокращение загрязнения территорий нефтепродуктами.

Снизить загрязнённость водных бассейнов можно путём создания маловодной и безотходной технологии с замкнутыми водооборотными циклами, с промежуточной очисткой и охлаждением воды, а также утилизацией загрязнений.

Кроме того, необходимо отметить что сокращение расхода воды для нужд как производства, так и для нужд отдельных граждан также является средством уменьшения водопотребления и способом охраны природных вод.

Например, за сутки расход на среднестатистического городского жителя в России составляет от 500 до 800 л питьевой воды. Причем только 5-10% используется на бытовые нужды. А аналогичный расход на жителя Лондона составляет – 170л, Парижа – 160 л, Брюсселя – 85 л. Чем можно объяснить такую разницу?

Во-первых, это использование счетчиков расхода и оплата по факту использования в сочетании с высокими тарифами. Во-вторых – это техническое совершенствование технических устройств, препятствующее утечкам и повышение культуры водопользования. В-третьих – снижение водоемкости производств (на производство 1 т джинсовой ткани используется – 800 куб м воды., а на производство 1 т угля – 1-2- куб м.). В четвертых – модернизация оросительной сети и аппаратов («сухой полив» и т.д). В-пятых – повторное использование вод, прошедших канализацию.

Источник

Как предотвратить загрязнение водоемов?

Источники, последствия и пути решения проблемы загрязнения водоемов

Независимо от того, что понимают под загрязнением водоемов, полностью исключить сплошное загрязнение водоемов невозможно. Необходимо принять меры для предотвращения этого процесса. В сфере охраны водных ресурсов чрезвычайно важным аспектом является разработка планов, которые охватывают все вопросы процессов очистки сточных вод (требования пользователей, выбор лучшего метода и технологии очистки). Обязательны долгосрочные способы использования водных ресурсов стран с учетом экономических потребностей.

Основные источники загрязнения водоемов

Основные источники загрязнения водоемов:

• бактерии (а также другие микроорганизмы, встречающиеся в больших количествах);
• химические вещества (органического и неорганического происхождения в виде различных растворов, коллоидов и суспензий).

Химический состав воды определяется: природным фактором (разложение веществ, содержащихся в почве и горных породах, развитие и гибель водных организмов), антропогенный. Наиболее частым антропогенным загрязнителями поверхностных вод являются:

• пестициды и поверхностно-активные вещества;
• фенолы, тяжелые металлы (свинец, хром, медь, кадмий, ртуть и цинк);
• углеводороды сырой нефти;
• производные галогендифенила и нагретая вода, так называемые тепловое загрязнение.

Загрязнение очень вредно для поверхностных вод, для которых характерен небольшой сток и стоячие воды. Большой недостаток антропогенных загрязнителей заключается в том, что они токсичны для многих водных организмов. Преломляющие соединения – это стойкие загрязнители в водной среде. Они с большим трудом подвергаются химическим и биохимическим процессам. Наибольшее количество загрязняющих веществ попадает в воду со сточными водами.

Другие важные источники загрязнения включают:

• водный и наземный транспорт;
• пестициды и удобрения;
• искусственные, бытовые и промышленные отходы.

Основные причины загрязнения водоемов антропогенного характера. Отходы жизнедеятельности и промышленности попадают в водоемы вместе со сточными водами, осадками и т.п. В них попадают биогенные элементы, в том числе и с содержанием азота и фосфора. Впоследствии качество воды ухудшается. Такое явление называется эвтрофикацией.

Способы предотвращения загрязнения воды

Чтобы остановить эвтрофикацию озер, необходимо:

1. Отрезать сточные воды, содержащие загрязняющие вещества. Такая мера прекратит попадание неочищенных сточных вод в естественные водоемы;
2. Использовать агротехнические мероприятия для предотвращения стока воды с сельскохозяйственных угодий;
3. Повысить контроль качества воды с помощью биологических и физико-химических тестов. Мера позволяет оценить их состояние, может помочь предотвратить попадание в них других загрязнителей.

Подземные воды, как резервуары со слабозагрязненной водой, нуждаются в исключительной защите. В них нельзя вводить сточные воды, даже обработанные, чтобы поддерживать их в хорошем состоянии. Например, свалки, мусорные полигоны, в особенности те, где хранятся опасные отходы, должны быть правильно расположены и грамотно эксплуатироваться, чтобы токсичные вещества не попадали в грунтовые воды.

Защита больших водоемов (морей и океанов)

Чрезвычайно важно поддерживать биологический баланс морских экосистем. Большие водоемы, поверхность которых в 3 раза превышает площадь поверхности суши, подвержены риску загрязнения из атмосферы, сточных вод, рек, морских катастроф (танкеры, нефтяные вышки). Некоторые токсичные вещества могут передаваться с живыми организмами. Поддержание чистоты крупных водоемов (морей и океанов) имеет глобальное значение.

Подписаны многочисленные конвенции и соглашения, чтобы гарантировать чистоту морей и океанов, а именно:

1. В 1972 г. было подписано соглашение между США, Советским Союзом, Великобританией, Францией и Японией (Ословская и Парижская конвенции);
2. В том же году Всемирная конференция по охране окружающей среды прошла в Стокгольме;
3. В 1992 году – в Рио-де-Жанейро. На этой конференции были рассмотрены такие важные вопросы, как защита морей и океанов и поддержание численности рыбы.

Во всем мире заключаются международные соглашения об охране определенных видов рыб и ограничении уловов. Установлены квоты на вылов. Это позволяет контролировать и сохранять биологическое разнообразие, своевременно выявлять угрозы и эффективно их устранять.

Методы очистки сточных вод

Сточные воды, сбрасываемые в реки, подлежат очистке. Есть четыре стадии очистки:

1. Механическая обработка, заключающаяся в измельчении, процеживании, фильтрации, седиментации (попадание загрязняющих веществ на самое дно), спиннинге, флотации (вытекание вредных загрязняющих веществ на поверхность воды в виде пены.
2. Биологическая очистка, которая заключается в разложении, т.е. минерализации образующихся загрязняющих веществ преимущественно аэробными бактериями, но также и другими микроорганизмами, присутствующими в активных отложениях (простейшие, бактерии, коловратки и нематоды) или биологических мембранах. В результате биологической обработки удаляются растворенные вещества органического происхождения, возможно, присутствующие в виде тонкой суспензии: белки, жиры и углеводы. Остальная мелкая минеральная суспензия отделяется.
3. Процесс удаления биогенных соединений (фосфора и азота) происходит с помощью микроорганизмов в процессе денитрификации. Нитратные соединения подвергаются процессу восстановления до нитритных соединений и, в конечном итоге, до газообразного азота, который удаляется из сточных вод. Микроорганизмы также можно использовать в процессе удаления фосфора, но этот элемент можно удалить, добавив хлорид железа, сульфат алюминия и гидроксид кальция.
4. Обновление воды. В результате этого процесса получают воду, пригодную для питья, но ее можно использовать в хозяйственных целях. В этом процессе удаляются водорастворимые неорганические вещества (соли). На более позднем этапе вода фильтруется и дезинфицируется озоном или хлором. Таким образом получается воду 1-го класса чистоты. В ней нет бактерий, ее можно употреблять без всякой опасности.

Охрана водоемов от загрязнения

Самый эффективный способ защитить поверхностные воды от загрязнения – использовать очистные сооружения для очистки сточных вод. Максимальный уровень загрязнения сточных вод, сбрасываемых в землю и воду после очистки, определяется международными и национальными законами. Их требованиям нужно следовать. Многие промышленные предприятия сбрасывают сточные воды, не соблюдая требования. В таких случаях, если инспекция выявляет нарушения, налагаются денежные штрафы.

Состояние воды можно значительно улучшить, используя более совершенные и современные технологии, снижающие количество загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных водах (это так называемые малоотходные и безотходные технологии). Желательно также сократить использование пестицидов и заменить их менее вредными, токсичными и более легко разлагаемыми. На плохое состояние воды также влияют: процессы производства биоразлагаемых поверхностно-активных веществ и сброс нагретой воды в водоемы.

Загрязнение можно предотвратить путем надлежащего размещения и использования отходов. Это снижает негативное влияние, предупреждает негативные последствия загрязнения водоемов.

Источник

Экология

Промышленная экология

Оценка загрязнения воздуха и его влияние на человека

Чистым считается такой воздух , в котором соединения основных компонентов находятся в пределах норм, а концентрация вредных примесей не превышает допустимых пределов.

Для каждой из таких примесей устанавливается предельно допустимая концентрация (ПДК).

ПДК – максимальное содержание вредных веществ, которое при действии на организм человека в течение заданного промежутка времени не вызывает необратимых изменений в нем, включая последующие поколения.

ПДК – это интегрированный показатель. Различают ПДК рабочей зоны, в воздухе населенных мест, максимально разовую, среднесуточную.

ПДК в воздухе населенных мест установлена для максимального разового и среднесуточного значений.

ПДК рабочей зоны (ПДК_р.з) – это такая максимальная концентрация вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение 8 ч (но не более 41 ч в неделю) всего рабочего стажа не может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и будущего поколений.

ПДК максимально разовая (ПДК_м.р) – это максимальное количество вредных выбросов в атмосферу в течение 30 мин, которое не приводит к превышению их концентрации в населенном пункте среднесуточной ПДК.

Среднесуточная ПДК (ПДК_с.с) – это максимальная концентрация вредного вещества в атмосфере, которая при воздействии на организм человека в течение всей его жизни не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия.

По величине эти показатели располагаются в ряд следующим образом:

ПДК_с.с ПДВ – максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы концентрацию этого вещества С_i, не превышающую ПДК с учетом фонового загрязнения С_ф и эффекта суммации веществ однонаправленного действия.

Концентрацию (мг/м 3 ) принимают по данным центра санитарно эпидемиологического надзора (ЦСЭН). Величину (мг/м 3 ) для данного природопользования рассматривают по определенным методикам, учитывая условия рассеивания и массу выбросов (г/с). Та максимальная масса, при которой выполняется условие по ПДК и будет ПДВ_i. При расчете веществ однонаправленного действия используют специальные таблицы и методики.

Однонаправленными вредными веществами являются окислы серы и азота и различные соединения серы.

В случае, если данный природопользователь не может достичь величины ПДВ, назначаются временно согласованные выбросы (ВСВ) с обязательным установлением графика их постепенного снижения до ПДВ и разработкой конкретных мероприятия для этого. Не назначаются ПДВ только для веществ, действие которых недостаточно изучено и для которых вместо ПДК временно вводится ориентировочно безопасный уровень воздействия – ОБУВ.

1. Классификация методов для обезвреживания газовых выбросов от различных примесей

Выбор метода очистки воздуха от промышленных выбросов зависит от многих факторов:

• вида выбрасываемой примеси;
• дисперсного состава примесей при выбросах, представляющих собой гетерогенные системы;
• концентрации извлекаемого компонента в выбросе;
• объема и температуры выброса;
• требуемой степени очистки;
• возможности использования продуктов рекуперации.

Выбор воздухоочистного аппарата или сооружения проводят на основании результатов расчетов их экономической эффективности.

Физические методы очистки газов

Как правило, пылеулавливающие аппараты условно делят на следующие группы:

1. Сухие или механические пылеуловители, в которых частицы пыли отделяются из газового потока при помощи механических сил. Чаще всего используются циклоны различных конструкций и инерционные пылеуловители. Улавливание в циклонах происходит за счет центробежных сил, а в инерционных аппаратах за счет инерции частиц пыли при резком изменении направления газового потока. Эти аппараты могут быть использованы или самостоятельно, если частицы пыли достаточно крупные, или в качестве первой ступени очистки перед более эффективными аппаратами для снижения на них нагрузки;
2. аппараты мокрой очистки, в которых производится промывка запыленного газа жидкостью или осаждение частиц пыли на жидкую пленку. Для осуществления первого варианта мокрой очистки запыленный поток промывают диспергированной жидкостью. Во время промывки частицы пыли захватываются каплями жидкости и выводятся из газового потока. В зависимости от способа диспергирования жидкости мокрые пылеуловители делят на три группы:

• форсуночные скрубберы, в которых диспергирование жидкости осуществляется с помощью форсунок, за счет энергии насоса;
• скрубберы Вентури, в которых дробление жидкости осуществляется за счет энергии турбулентного потока;
• динамические газопромыватели, где разбрызгивание жидкости осуществляется за счет механической энергии вращающегося ротора.

Аппараты мокрой очистки желательно применять на производствах, имеющих систему очистки воды, если же такой нет, то лучше по возможности использовать аппараты сухой очистки;

1. фильтры, которые задерживают пыль при прохождении через них очищаемого газа.

• Фильтрация аэродисперсных систем через пористые перегородки является одним из наиболее совершенных способов выделения взвешенных твердых и жидких частиц из газового потока.

В пылеулавливании применяются тканевые, волокнистые, зернистые и другие фильтры. Осаждение происходит за счет непосредственного касания частиц пыли волокон (нитей) или зерен фильтрующей перегородки, действия сил инерции, диффузии и электростатического притяжения;

1. электрофильтры, в которых отделение частиц пыли происходит под действием электрических сил (в коронном разряде). Запыленный газовый поток проходит через сильное электрическое поле, частицы пыли получают электрический заряд и ускорение, что заставляет их двигаться вдоль силовых линий поля с последующим осаждением на электродах. Электрофильтры для очистки газов от пыли работают обычно при постоянном напряжении, могут быть сухими и мокрыми, иметь одну зону, в которой происходит зарядка и осаждение частиц пыли, или несколько зон, где зарядка и осаждение осуществляются в разных зонах. Кроме того, электрофильтры бывают пластинчатые и трубчатые.

Эффективность работы электрофильтров достаточно велика и обеспечивает степень улавливания более 90%, причем эффективность улавливания частиц пыли размером 1 мкм достигает 88%.

Физико-химические методы очистки газов

Газообразные загрязнители удаляют из промышленных выбросов при помощи физико-химических или химических методов. Существует пять основных методов удаления газообразных загрязнителей: абсорбция, адсорбция, конденсация, сжигание горючих загрязнителей и химическая обработка.

1. Абсорбция. Метод основан на подборе такой жидкости, при прохождении через которую вредная примесь переходит в жидкую фазу абсорбента, растворяясь в нем без химических взаимодействий и образования новых химических веществ – это физическая абсорбция. В тех случаях, когда абсорбенты вступают в химические реакции с очищаемым газом, например при очистке природных газов от сероводорода, диоксида углерода, диоксида серы с помощью водных растворов слабых оснований – аммиака, анилина, ксилидина, происходит процесс, называемый химической абсорбцией

Абсорбция протекает на поверхности раздела фаз в аппаратах, называемых абсорберами, поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на поверхностные, распыливающие и барботажные.

Поверхностные абсорберы поглощают газ пленкой жидкости, образующейся на поверхностях, смачиваемых жидкостью и омываемых газом. В таких абсорберах газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно движущейся жидкости. Примером пленочного абсорбера может служить трубчатый абсорбер, в котором жидкость стекает сверху вниз по внутренней поверхности труб, омываемых поднимающимся снизу вверх газом.

В качестве насадочных абсорберов широкое распространение получили колонны, заполненные насадкой – твердыми телами различной формы. В насадочной колонне насадка укладывается на опорные решетки, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, но течение жидкости происходит только по элементу насадки, а не по всей высоте аппарата. При перетекании жидкости с одного элемента на другой пленка жидкости разрушается.

Барботажные абсорберы представляют собой обычно вертикальные колонны, внутри которых размещены горизонтальные перегородки – тарелки. С помощью тарелок осуществляется направленное движение фаз и многократное взаимодействие жидкости и газа.

В распыливающих абсорберах контакт между фазами достигается путем распыливания или разбрызгивания жидкости в газовом потоке.

2. Адсорбция – это диффузный процесс, в котором повышенная концентрация отделяемого газообразного вещества образуется на границе раздела фаз в результате связывания этих веществ на поверхности твердого или жидкого соединения. Если между молекулами адсорбированного вещества и адсорбента не происходит химических реакций, то подобный процесс относится к физической адсорбции, в отличие от хемосорбции, когда происходит перенос или объединение электронов адсорбента и адсорбата, как у химических соединений.

При физической адсорбции адсорбированное вещество можно полностью удалить при обратном процессе (десорбции), например, понизив давление или увеличив температуру, а хемосорбированное вещество вернуть в газовую фазу невозможно, т.к. процесс необратим.

В промышленности в качестве поглотителей чаще всего применяют активные угли и минеральные адсорбенты (силикагель, цеолиты и др.), а также синтетические ионообменные смолы (иониты).

3. Конденсация может быть применена для обработки систем, содержащих пары веществ при температурах, близких к их точке росы. Этот метод наиболее эффективен в случае углеводородов и других органических соединений, имеющих достаточно высокие температуры кипения при обычных условиях и присутствующих в газовой фазе в относительно высоких концентрациях.

Конденсацию можно проводить при непосредственном контакте или косвенном охлаждении. В первом случае охлаждаемый пар непосредственно контактирует с охлажденной или замороженной жидкостью. При косвенном охлаждении используется поверхностный конденсатор с металлическими трубками. Трубки охлаждаются жидким хладореагентом с другой стороны стенки.

4. Очистка газов дожиганием представляет собой метод очистки газов путем термического окисления углеводородных компонентов до СО₂ и Н₂О. Это определение может быть полностью отнесено и к жидким отходам. В ходе процесса другие компоненты газовой смеси, например, галоген- и серосодержащие органические соединения, также претерпевают химические изменения и в новой форме могут эффективно удаляться или извлекаться из газовых потоков. С точки зрения охраны окружающей среды очистка газов методом дожигания обеспечивает требуемую чистоту выбросов в атмосферу с минимальным содержанием непрореагировавших углеводородов, оксидов азота и серы, галогенов и других органических соединений.

5. Химические методы очистки отходящих газов. Устранение нежелательных компонентов в газах с использованием химических методов означает, что в основе процесса лежит химическая реакция, и ее роль является преобладающей по сравнению с процессами адсорбции, абсорбции, конденсации или сжигания. В большинстве случаев, однако, технология сочетает в себе несколько операций и достаточно сложно классифицировать метод очистки в соответствии с перечисленными физико-химическими методами.

Источник