Забруднення водного басейну та заходи щодо його охорони

Без води не можна прожити і дня. Вона вгамовує спрагу, зігріває будинки, дає життя полям, заводам, фабрикам, годує і лікує людину. Вода дивовижна, проста і в той же час загадкова, дешева і, разом з тим, неоціненна. Вважають, що вода з’явилася на поверхні нашої планети внаслідок дегазації мантії 3 – 3,5 млрд. років тому у вигляді парів. Нині світові запаси води на Землі становлять 1386 млн. м³, з них прісних вод лише 35 млн. м³, більше двох третин цієї кількості знаходиться у твердому стані – льодовики Арктики, Антарктиди і зони вічної мерзлоти.

Більша частина запасів прісної води перебуває в рідкому стані – 10,5 млн. м³, у річках, озерах і водосховищах, які є традиційними джерелами водопостачання, зосереджено менше 3 % прісної води.

Вода відіграє важливу роль у процесах обміну речовин, які становлять основу життя. За 70 років життя людини через тканини її організму проходить понад 50 т води. Велике значення вода має у промисловому і сільськогосподарському виробництві.

До найбільш водоємких галузей промисловості належать хімічна і целюлозно-паперова промисловість, чорна та кольорова металургія. Так, на виробництво 1 кг паперу витрачається 100 л води, на 1 т цементу – 4 – 5, на 1 т сталі – 25 тис. л.

Значним споживачем води є сільське господарство. З 1 га посівів кукурудзи за вегетаційний період втрачається близько 3 тис. т води, пшениці – 1,5, капусти – 3, рису – до 20 тис. т.

У тваринництві при виробництві 1 т м'яса витрачається 20 тис. м³ води. На підприємствах із переробки сільськогосподарської продукції на виробництво 1 кг вершкового масла використовують 10 л, 1 т цукру – 100 л води.

Значна кількість води витрачається при підтриманні санітарно-гігієнічних умов на фермах: для життя тварин, очищення та дезинфекції приміщень, підготовки кормів, миття посуду, апаратури тощо. Так, при механізованому доїнні на напування, миття приміщень, тварин і апаратури потрібно 115 л води на одну голову, свинарнику-комбінату з їдальнею – 234 л на добу з розрахунку на одну свиноматку.

Внаслідок стрімкого росту населення і розвитку продуктивних сил обсяги використання води величезні.

Забезпечення людства водою нині стало важливою економічною і екологічною проблемою. Вчені багатьох країн ведуть пошуки нових водних ресурсів. Насамперед, це природні льодовики, які містять найбільші запаси прісних вод на Землі. Їх стільки, що вони могли б накрити всю поверхню земної кулі величезним шаром води. Але основна маса льодовиків зосереджена в полярних областях (Арктика й Антарктида), тому їх використання у водному господарстві неймовірно складне. Інша справа – льодовики гірських масивів, які часто розміщені поблизу з посушливими сільськогосподарськими районами. Проте вони мало збагачують водою річки.

Значно кращі справи з опрісненням морської води, запаси якої на планеті величезні. У світі нині працює близько 800 опріснювачів.

Способів опріснення морської води багато, і вчені продовжують пошуки нових. Відомий спосіб дистиляції, тобто випаровування морських вод. Але є і такі, що не потребують ні підігрівання, ні охолодження.

Дослідники створили штучні й іонні смоли, які забезпечують цілковите обезсолення води.

Серед багатьох способів опріснення морської води цікавий і метод заморожування. Тут уся справа в тому, що солона вода замерзає при більш низькій температурі, ніж прісна. Якщо повільно охолоджувати солону воду, то спочатку утворюються кристали прісного льду, які розморожують і одержують цілком придатну для пиття воду.

Ідею буксировки айсбергів до прибережних безводних районів Австралії, Америки і Ближнього Сходу обмірковували давно. Для цього можна користуватися попутними морськими течіями. Так що сама думка про це зовсім не фантастична. В Арктиці, наприклад, відколюється щорічно до 15 тис. айсбергів і більшість із них розтає у полярних водах.

В Арктиці айсберги досягають сотень кілометрів у довжину і десятків у ширину. Обсяг прісного льоду в них перевищує 850 км³. Це приблизно дорівнює трирічному стоку Волги. Сучасне судно-атомохід може буксирувати айсберг розміром 10 × 3 км при висоті 250 м із швидкістю 1 км/год.

Значні запаси прісної води у підземних морях, причому під пустелями – одні з найбільших, наприклад, гігантські комори прісної води під Сахарою знаходяться на глибині 150 – 200 м, а під Каракумами – 30 м. Проте необхідно відзначити, що під землею немає річок і морів у звичному для нас понятті цих слів, водою насичені окремі породи.

Загроза забруднення водного басейну планети постійно зростає. Забруднення поверхневих або підземних природних вод призводить до зміни їх фізичних властивостей, що шкідливо впливає на людину, природу і сільськогосподарське виробництво,

Основним джерелом забруднення водойм є стічні води промислових підприємств, господарсько-побутові стоки і змиті з сільськогосподарських угідь добрива, пестициди.

Найбільш поширені інгредієнти промислових забруднень – хлор, сульфати, сульфіди, фосфор, азот, феноли, нафтопродукти, елементи руд чорних металів (свинець, цинк, мідь, молібден, ртуть та ін).

Усі речовини, що забруднюють води і викликають у них якісні зміни, розподіляються на мінеральні, органічні, бактеріальні й біологічні.

Постачальниками найбільшої кількості мінеральних забруднювачів вважаються промислові підприємства і сільськогосподарське виробництво. Органічне забруднення вод в основному пов'язане з інтенсифікацією сільськогосподарського виробництва, викидами стічних вод промисловими підприємствами певного профілю (целюлозно-паперової промисловості тощо) і міськими побутовими стоками. До бактеріальних і біологічних забруднювачів належать різноманітні мікроорганізми, а також гриби і дрібні водорості.

Мінеральне забруднення – це пісок, глина, попіл і шлаки, розчини емульсій солей, кислот і мінеральних масел, інші неорганічні сполуки. Вони погіршують фізико-хімічні й органолептичні властивості води, викликають отруєння фауни водойм. Менш небезпечним є мінеральне забруднення без специфічної токсичної дії – зважені частки піску, глини, інших порід, але вони погіршують властивості води.

Органічні забруднення містять різноманітні речовини рослинного і тваринного походження (рештки рослин, овочів, плодів, живих тканин тощо). До цієї групи належать смоли, феноли, барвники, спирти, альдегіди, сірко- і хлоровмісні органічні сполуки, пестициди, що змиваються у водойми із сільськогосподарських угідь, синтетичні поверхневоактивні речовини та ін.

Біологічні забруднення (хвороботворні бактерії і віруси, збудники інфекцій) надходять у водойми з побутовими стічними водами, а також із тваринницьких ферм та комплексів. Використання такої води для пиття і побутових потреб призводить до захворювання холерою, інфекційним гепатитом, дизентерією, черевним тифом.

Дуже несприятливо на поверхневі й підземні води впливають нафта та її похідні. На поверхні річок і водойм вони утворюють плівки, відклади на дні. З різних джерел у Світовий океан надходить до 10 млн. т нафти та її похідних (1 т нафти, розтікаючись по поверхні води, створює плівку завтовшки від мікронів до 2 см площею близько 12 км²). Нафтова плівка ізолює воду від атмосферного повітря, змінює режим водно-кисневого обміну, знижує інтенсивність випаровування води і порушує екологічну рівновагу у водному середовищі. В річках, затягнених такими плівками, гине риба. Нафтові плівки далеко від берега в морях і океанах нерідко знищують багаточисельні пташині зграї. Птахи, не передбачаючи біди, що їх очікує, сідають на нафтові плями. Пір'я їх злипається і вони не можуть, злітати. Крім того, пір'я, що злиплося, перестає бути захисником від холоду і води.

Всесвітньо відомий мандрівник Тур Хейердал з болем писав про те, що під час дрейфу на „РА-2”, який продовжувався 57 днів, 43 дні вони зустрічали в океані шматки мазуту. Майже на всьому шляху їм траплялися пластикові посудини, плівки, пусті пляшки.

У 1970 р. закінчилося дослідження морських глибин, яке проводилося під керівництвом відомого дослідника підводного царства Жака Іво Кусто. Експедиція тривала 3,5 роки. Вона проводила обстеження майже у всіх океанах і морях земної кулі. Роботи, виконані експедицією, за повідомленням Кусто, свідчать про страшні наслідки забруднення морської води. За 20 років сотні видів риби та інших мешканців морських глибин уже назавжди зникли. Навіть коралів стає все менше і менше. Це прямий наслідок отруєння морських вод численною кількістю відходів, що потрапляють у Світовий океан.

Промислова цивілізація порушила природну рівновагу морського середовища. Між тим, життя людей на землі тісно пов'язане із збереженням життя в океані.

Велику загрозу являють фенольні сполуки. Маючи сильні антисептичні властивості, вони порушують біологічні процеси у воді, надають їй різкого і неприємного запаху й погіршують умови відтворення риби.

Дуже несприятливо на водойми і водотоки впливають стічні води, які містять значну кількість хрому, миш'яку, свинцю, цинку, міді, що надходять з підприємств електрохімічної, гірничозбагачувальної промисловості, шахт тощо.

В останні роки спостерігається забруднення природних вод синтетичними поверхнево-активними речовинами (СПАР), які містяться в стічних водах деяких виробництв. Вплив СПАР проявляється різними присмаками води, утворенням стійких скупчень піни, погіршенням її біохімічної очисної здатності. Вже при невеликих концентраціях СПАР у воді припиняється ріст будь-якої рослинності.

До особливого виду належить теплове забруднення. Підвищення температури водного середовища порушує природну екологічну рівновагу і змінює умови життя водних організмів. Це спостерігається при випусканні теплих вод від різних енергетичних установок. При цьому відбувається інтенсифікація випаровування, яка супроводжується збільшенням мінералізації води. Такі процеси призводять до зменшення кількості розчиненого кисню у воді, що негативно впливає на рослинність і живі організми.

Найбільш небезпечні для природних вод, здоров'я людей, тварин і риби різні радіоактивні відходи. Малі організми, які містять ці речовини в невеликій кількості, поглинаються більш великими, в яких нагромаджуються загрозливі концентрації.

Не менш негативно на водні ресурси впливає переробна промисловість АПК. За витратою води на одиницю вироблюваної продукції харчова промисловість посідає одне з перших місць серед галузей народного господарства. До найбільш водомістких належать цукрова, крохмало-мелясна, пивоварна, консервна і спиртова галузі. Навіть для підприємств, обладнаних системами зворотного водопостачання, витрати свіжої води в декілька разів перевищують обсяги перероблюваної сировини: при переробці 1 т цукрових буряків витрати свіжої води становлять 1,8 м³, плодоовочевої сировини – від 5 до 7, картоплі на крохмаль – 8,7, кукурудзи на крохмаль – від 2,7 до 12,2, ячменю на солод – понад 20 м³ (Склянкін Ю.В., Стичинський С.Л., 1988).

Можливі два напрямки зниження витрат на водопостачання підприємств: за рахунок удосконалення фізико-хічічних, хімічних і біологічних методів очищення стоків, а також за рахунок скорочення забору води і відведення стоків на одиницю продукції внаслідок переходу на замкнену систему зворотного водопостачання.

За складом забруднюючі домішки стічних вод харчової промисловості поділяються на мінеральні й органічні: до перших належать найдрібніші частки ґрунту, піску, глини та інших порід, до других – речовини рослинного походження і техногенні відходи. Стічні води харчової промисловості не містять токсичних речовин. Однак висока концентрація органічних забруднювачів потребує ретельного їх очищення перед скиданням у водойми. Такі стоки погано фільтруються, швидко загнивають, забруднюючи навколишнє середовище продуктами анаеробного бродіння. Неочищені стоки при скиданні значно погіршують властивості води, знижуючи вміст у ній кисню, надаючи неприємного запаху і смаку. При певних концентраціях неочищених стічних вод можуть загинути риба і планктон, а в деяких випадках бурхливо розмножуватися синьо-зелені водорості.

Таким чином, стічні води підприємств, що переробляють рослинну сировину у великих обсягах, представляють значну загрозу для навколишнього середовища.

Для очищення стічних вод влаштовують відстійники і поля фільтрації. Ефективніше такі води можна використовувати в землеробстві на полях зрошення, при цьому відбуватиметься їх очистка і підвищення родючості ґрунту. Одночасно забезпечується охорона поверхневих вод від забруднення, бо поля зрошення знижують до мінімуму можливість викидання стічних вод у водойми. При зрошенні сільськогсподарських угідь стічними водами в ґрунті руйнуються органічні речовини, перетворюючисьу сполуки, доступні для кореневого живлення рослин.

Застосування стічних вод для зрошення дає можливість більш економно ставитися до ресурсів прісних вод і сприяє інтенсифікації сільськогосподарського виробництва при суттєвій економії мінеральних і органічних добрив.

Очищення стічних вод – процес дорогий і дуже складний, але головне, недостатньо ефективний. Найбільш досконалий метод очищає стічні води не більше як на 85 – 90 %, а 5 – 20 % найбільш стійких забруднюючих домішок залишаються і надходять у природні водойми.

Радикальним вирішенням проблеми може бути тільки впровадження безстічних виробництв, у тому числі заснованих на безводних технологічних процесах. Цей напрям є основним в удосконаленні водного господарства промислових підприємств.

Однак більш прогресивним напрямом екологізації виробництва є не тільки видалення і нейтралізація відходів, скільки запобігання їх утворенню. В цьому випадку виявляється інша роль очисних споруд. З кінцевої ланки технологічного процесу вони перетворюються в проміжну, мета якої – підготовка раніше невикористаних відходів до виробничого споживання.

Проблема охорони водних ресурсів має довгу історію. Ще Петро І приймав заходи по охороні води. Існують укази Петра І, згідно з якими винуватців у забрудненні річки Неви суворо карали. За скидання сміття у води Неви солдати підлягали фізичному покаранню і висланню, а офіцери – штрафу і при повторних випадках – розжалуванню в рядові.

Нині практика пропонує багато технічних рішень підвищення рівня охорони води. Це, насамперед, розробка маловодних і безстічних процесів, технологічно замкнених циклів водоспоживання, технологічних систем комплексного використання сировини і відходів виробництва, принципово нових мало- і безвідходних технологічних процесів. Води, забруднені пестицидами, можна очищати за допомогою сапрофітних мікроорганізмів. Для цього необхідно будувати водозбірники і розміщувати в них рослинні рештки. Вода тут аерується і після 3 – 6 – місячного барбатирування стає придатною для зрошення. При цьому здійснюється не тільки очищення стікаючих з полів вод від пестицидів, але й різко зменшується їх міграція на великі відстані, що запобігає забрудненню чистих природних водних джерел (Лебєдєв Г.В., 1988).

До заходів, що знижують забруднення водного середовища біосфери, належать такі:

§ створення маловодної або безвідходної технології промислового виробництва із замкненими водозворотними схемами, які включають проміжне очищення або охолодження води й утилізацію відходів;

§ удосконалення технологічних процесів для зниження обсягів відходів із захороненням у земних надрах зневоднених або концентрованих розчинів забруднювачів;

§ використання різних методів очищення стічних вод, забруднених промисловими і побутовими відходами;

§ зниження надмірної хімізації сільського і лісового господарства за рахунок розширення області застосування і збільшення ефективності біологічних та інших агротехнічних заходів, що забезпечують захист рослин від шкідників, хвороб і бур'янів;

§ удосконалення конструкції танкерів, експлуатації річкового і морського флотів, технології морського видобування нафти; реалізація заходів з очищення акваторій морських і річкових портів від нафтозабруднювачів.

Стічні води, забруднені промисловими і побутовими відходами, очищують механічним, хімічним, фізико-хімічним і біохімічним способами. Механічне очищення (відстоювання, проціджування, фільтрація і центрифугування стічних вод) застосовують для відокремлення нерозчинених речовин, а хімічну і фізико-хімічну – переважно для виділецня із стічних вод колоїдних і розчинених забруднювачів. При хімічному очищенні використовують процеси коагуляції та нейтралізації, а фізико-хімічне очищення ґрунтується на процесах сорбції, флотації, електрохімічного окислення. Біохімічне очищення застосовують для стічних вод, уже очищених від мінеральних і нерозчинних органічних речовин. При цьому використовують здатність деяких мікроорганізмів вживати і перетворювати органічні забруднювачі, які знаходяться в стічних водах у колоїдному чи розчиненому стані.

Важливим напрямком охорони вод є створення на промислових об'єктах безстічного водозабезпечення. Воно має два напрями. Перший – включає традиційні технічні прийоми і методи скорочення водоспоживання та охорони водних джерел від забруднення промисловими стічними водами, які можуть бути використані при створенні безстічних систем. Насамперед це відноситься до зворотного водопостачання і повітряного охолодження, а також до всіх наявних методів очищення і глибокого очищення стічних вод (механічної, біохімічної, термічної обробки, електродіалізу тощо). Сюди ж можна віднести і створення роздільної каналізації для стічних вод різного складу; кооперування промислових об'єктів для передачі використаних вод від споживачів з більш високими вимогами до якості вод до споживачів з більш низькими вимогами; необхідність підвищення технічної культури виробництва, яка виключає аварійні викиди, втрати і витоки за рахунок несправного обладнання; організацію прибирання приміщень.

Другий напрям об'єднує технологічні рішення, визначені тільки специфікою виробництва, характером перероблюваної сировини і продукції, що виробляється. В цьому випадку скорочення водоспоживання і зменшення кількості забруднених при виробництві вод досягається за рахунок інтенсифікації виробничих процесів, максимального виходу продукції та мінімальної кількості відходів, переходу на нову технологію із заміною водомістких процесів безводними або маловодними за рахунок скорочення технологічних стадій, збільшення потужності виробничих агрегатів, комплексного використання сировини, очищення стічних вод у місцях їх утворення, повного видалення всіх компонентів із виробничих вод, впровадження систем управління і контрольно-вимірювальних приладів тощо.

Прогресивність нових технологічних систем водозабезпечення визначається тим, наскільки в них, порівняно з раніше діючими, зменшилося водоспоживання і кількість стічних вод та їх забруднення.

Що ж зроблено і робиться на промислових об'єктах у різних галузях народного господарства по впровадженню прогресивних технологій, які забезпечують екологізацію водозабезпечення?

Нафтопереробні заводи. Сировиною для нафтопереробних заводів є нафта, а для нафтохімічного виробництва – продукти її переробки. Основні технологічні процеси переробки нафти такі: зневоднювання і знесолення її на електрознесолювальних установках (підготовка нафти до переробки), атмосферна і вакуумна перегонка (первинна переробка нафти), крекінг, рафінування, гідрогенізація, ізомеризація тощо (вторинна деструктивна переробка нафти), одержання мастил і парафінів.

Стічні води нафтопереробних заводів містять нафту, нафтопродукти, феноли, сірчані сполуки і ряд інших хімічних речовин.

Якщо для новобудов нафтопереробних заводів нова прогресивна технологія повинна закладатися ще на стадії проектування (це ж стосується й інших галузей народного господарства), то при переведенні діючих нафтопереробних заводів на безстічні системи роботи необхідно вирішувати комплекс технологічних питань.

Для скорочення потреб води, зменшення втрат нафтопродуктів у виробництво впроваджують збільшені технологічні установки, які дають можливість об'єднати ряд процесів переробки нафти, скоротити протяжність нафтопроводів і відмовитися від проміжних резервуарів. Для ліквідації нафто- і сіркомістких вод, які створюють великі труднощі при їх очищенні, відмовляються від застосування барометричних конденсаторів змішування. Впроваджуються кожухотрубні агрегати, які виключають охолодження гарячих стоків і конденсатів шляхом змішування їх з водою.

Лужне і сірчанокислотне очищення деяких нафтопродуктів замінюється гідроочищенням, що дає змогу значно скоротити обсяги сірчанолужних стоків і кислого гудрону.

При очищенні газів не застосовують луг, замінюючи його регенеруючими речовинами, що запобігає утворенню сірчанолужних стічних вод.

При хлоруванні стічних вод, які утворюються під час етилювання бензинів, у них суттєво зменшується вміст тетраетилсвинцю.

Для перекачування нафтопродуктів, легковипарюваних і токсичних рідин застосовують герметичні насоси і насоси з торцевими ущільнювачами, що запобігає потраплянню цих забруднювачів у стічні води.

Підприємства чорної металургії. Галузь чорної металургії включає гірничі підприємства, коксохімічні заводи, доменне, сталеплавильне і прокатне виробництва та травлення металів.

Стічні води цих підприємств характеризуються складним фізико-хімічним складом. Їх кількість можна зменшити за рахунок створення більш досконалих технологічних процесів. Важливою складовою частиною перебудови наявних технологічних процесів на підприємствах чорної металургії на безвідходний режим є скорочення водоспоживання, спрямоване на створення виробництв, що не скидають стічні води у водойми. Наприклад, впровадження сухих методів очищення газів мартенівських печей на окремих металургійних підприємствах дало можливість скоротити водоспоживання на 15 – 20 %, здійснення випарувального охолодження зменшило споживання води при охолодженні металургійних агрегатів на 1,5 млрд. м³ за рік.

Одним із способів, що дає можливість зменшити використання води і стічних вод, є каскадне промивання металу після травлення, коли води, що надходять, перекачуються назустріч металу, який рухається. Значно зменшити витрату води можна за рахунок вдосконалення охолоджувального обладнання, в першу чергу прокатного.

Целюлозно-паперрве виробництво. В целюлозно-паперовій промисловості вода витрачається на такі технологічні цілі, як очистка деревини, варіння, промивання, сортування, відбілювання, транспортування деревних балансів і целюлози тощо. Забрудненість виробничих вод у цій галузі дуже висока, тому необхідний глибокий науковий пошук для її зменшення та створення безстічних систем водозабезпечення без переходу на нові технології і обладнання, які повинні суттєво зменшити використання води у виробництві. Цього можна досягти за рахунок локальних циклів зворотних вод внутрішньоцеховою очисткою і об'єднання декількох виробничих операцій з аналогічними вимогами до виробничої води в один циркуляційний контур.

Значного скорочення витрати води і зменшення кількості забруднених стоків можна досягти завдяки впровадженню киснево-лужного способу відбілювання целюлози, ефективних методів очищення і знебарвлення висококонцентрованих стоків, а також застосуванню в целюлозному машинобудуванні матеріалів, стійких до корозії та тепла, що витримують високий тиск. У процесі виробництва паперу і картону стічні води забруднюються менше, ніж при виробництві целюлози, напівцелюлози і деревної маси. Тому створення максимального водообігу – найбільш нагальне завдання для картонних і паперових фабрик.

Підприємства хімічної промисловості. Хімічна промисловість, яка виробляє десятки тисяч назв продукції, характеризується складними багатостадійними процесами і використовує велику кількість сировини, води і енергії, тому вона має надто різноманітні й досить цінні відходи.

Для переходу підприємств хімічної промисловості на безстічну технологію має значення не стільки досконалість і деяке поліпшення діючих технологічних схем, скільки розробка і впровадження нових безвідходних процесів одержання традиційних хімічних продуктів, а в більшості випадків заміна їх рівноцінними і використання в народному господарстві нових речовин.

У цьому дуже повчальний перехід на безвідходну технологію виробництва соди. Наприклад, за старою технологією одержання кальцинованої соди аміачним способом призводило до утворення навколо содових заводів білих морів із стічних вод, які містили хлорид кальцію. За новою безвідходною технологією із стічних вод вилучається хлорид кальцію, і воду знову можна використовувати у виробництві. Якщо ж виробництво соди організувати на основі нефеліну, то можна створити майже безвідходне виробництво не тільки соди, а й петашу, алюмінію і цементу.

Надзвичайно гостро нині стоїть проблема ліквідації відпрацьованих виробів з поліетилену, пропілену, полівінілхлориду та інших пластиків. Вони не розкладаються бактеріями, тому забруднюють ґрунт і воду, а при спалюванні забруднюють і повітря. Вихід знайдено в розвитку перспективної біотехнічної галузі – цукрохімії, заснованої на мікробіологічній і біохімічній переробці рослинної маси. Суть їі полягає в тому, що на основі цукрів одержують такі речовини, як синтетичні плівки і волокна, миючі засоби і клей, які, на відміну від звичайних, можуть руйнуватися мікроорганізмами. Зовсім необов'язково використовувати для цукрохімії сільськогосподарські продукти, які мають поживну цінність. Вихідною сировиною тут є будь-яка целюлоза. Придатні такі відходи сільськогосподарського виробництва, як картопляне бадилля, капустяні качани, листки тощо, а також спеціально вирощувані культури з великою вегетативною масою. Ця вихідна сировина (целюлоза) мікробіологічним шляхом переводиться у вуглеводи, тобто цукри, а потім уже хімічними способами з вуглеводів одержують пластмаси. Нові пластмаси, одержані з вуглеводів, не відрізняються від звичайних, одержаних з вуглеводів, але можуть руйнуватися мікроорганізмами і тому не забруднюють навколишнє середовище.

Одна із складних проблем хімічної промисловості пов'язана з синтетичними поверхнево-активними речовинами, тобто миючими засобами. Потрапляючи у водойми, вони утруднюють роботу очисних споруд – аеротенків, біофільтрів тощо, викликають значне утворення піни, що призводить до винесення активного мулу. Деякі з них, які містяться у стічних водах, можуть зменшити швидкість розчинення кисню. Нагромаджуючись в активному мулі чи біопланктоні, вони пригнічують розвиток мікроорганізмів, тому питання про поверхнево-активні речовини набуло великого значення для екології водойм.

Нині встановлено, що ступінь біохімічного окислення синтетичних поверхнево-активних речовин залежить від їх хімічного складу. Так, поверхнево-активні речовини, які належать до групи первинних алкілбензолсульфанатів з прямим алкільним ланцюгом, біохімічно окислюються швидко і повністю. Вторинні алкілбензолеульфанати найбільш поширені і стійкі проти біохімічного окислення.

Встановлення зв'язку між будовою молекул поверхнево-активних речовин і їх біохімічним окисленням дає можливість синтезувати поверхнево-активні речовини, які легко біохімічно окислюються. Це один з основних напрямів боротьби із забрудненням водойм миючими засобами.

Безвідходні технологічні процеси в хімічній промисловості розробляються в широких масштабах, у першу чергу це стосується виробництв, пов'язаних з переробкою і утворенням аміаку, ціанистого водню, окисів азоту і їх похідних, карбаміду, коксохімічного виробництва тощо. Аналіз процесів виробництва сірчаної й азотної кислот дає можливість зробити висновки, що нині немає серйозних причин, які б ускладнювали їх переведення на безвідходну технологію.

Машинобудівні підприємства. Машинобудуванню належить вирішальна роль у здійсненні планів перетворення економіки нашої країни. Будучи серцевиною сучасної індустрії, машинобудування забезпечує можливість технічної реконструкції всіх галузей народного господарства і прискорює заміну застарілої технології на технологію з безстічним водопостачанням.

Однак традиційні технологічні процеси у машинобудуванні, розроблені без урахування екологічних вимог, мають потребу в корінній реконструкції та заміні на більш прогресивні. Базовим технологічним елементом такої реконструкції буде обробка металів без зняття стружки.

У стічних водах машинобудівних підприємств можуть бути нерозчинені матеріальні речовини, нафтопродукти, хром загальний і шестивалентний, цинк, нікель, мідь, свинець, ціаніди, феноли, масла.

Машинобудівні підприємства, які працюють за традиційною технологією, як правило, дають можливість здійснювати три замкнених цикли водоспоживання, визначені потужністю водоспоживаючої системи (обладнання) і вимогами до якості води, що використовується. Ці цикли можуть бути створені на базі гальванічних виробництв, обладнання, охолоджуваного рекуперативним методом, лінійних і фарбувальних цехів. У цих циклах, що включають більш дрібні локальні зворотні системи, обов'язковою умовою є очищення використаної води до норм, які дають можливість знову використовувати її у виробництві, і в ряді випадків охолоджувати. Наприклад, для регенерації розчинів травильних ванн і одержання з них цінних продуктів травлення металів можна застосувати хімічні, фізичні, іонообмінні та електрохімічні методи, а для відпрацьованих масел – фільтрування.

Гірничодобувна промисловість. Слід відзначити, що давно вже розроблена й успішно функціонує безвідходна сорбційно-екстракційна технологія для переробки золотовмісних руд.

Кольорова металургія. Ця галузь промисловості досягла значних успіхів у розробці замкнених водозворотних схем для збагачувальних фабрик, де проблеми інтенсифікації флотаційних процесів вирішуються одночасно за рахунок використання нових флотаційних реагентів і впровадження нового обладнання.

Провівши короткий огляд технічних прийомів, здійснюваних у промислових галузях народного господарства для переведення підприємств на безстічне водопостачання, слід відзначити, що для успішного вирішення цієї важливої екологічної проблеми необхідні ще значні зусилля.

Велика увага приділяється заходам по запобіганню евтрофікації водних об'єктів. Одним з них є заміна фосфоровмісних миючих речовин безфосфорними. Одержані нові сполуки (наприклад, на базі янтарної кислоти і натрієвої солі сульфокарбонової кислоти), що не поступаються за своїми миючими якостями фосфоровмісним детергентам: ступінь їх біологічного розпаду становить не менше 70 %, токсичність відсутня навіть при концентрації до 10 мг/л.

Вивчається можливість підвищення ефективності вилучення фосфору й азоту на спорудах біологічноїі очистки. Нині на еаротенках забезпечується видалення із стічних вод тільки 30 – 35 % азоту і 10 – 40 % фосфору. Дослідження показали, що для більш повного вилучення сполук фосфору необхідна біологічна очистка, що має доповнюватися іншими процесами чи замінюватися хімічними або електрохімічними (наприклад, зворотним осмосом, іонним обміном, хімічною сорбцією).

Найбільш перспективним для очищення стічних вод від сполук фосфору є комбінований біолого-хімічний метод, що поєднує біологічну очистку з хімічним осадженням фосфору.

Для видалення сполук азоту з міських стічних вод, які пройшли попередню біологічну очистку, перспективно і економічно вигідно використовувати іонний обмін на природному цеоліті. При фільтруванні через нього стічних вод ефективність видалення амонійного азоту становить 95 – 97 %.

Одним із досить дешевих та перспективних методів видалення елементів з міських стічних вод є використання біологічних ставків з інокулюванням їх культурою протокових водоростів. Влітку таким способом можна видалити до 90 % азоту. Одночасно здійснюється доочищення стічних вод від інших забруднюючих речовин. Недоліки методу полягають у його сезонності й необхідності мати великі площі під ставки. Однак їх можна частково усунути, застосувавши штучну аерацію.

Очищені міські стічні води можна використовувати для поливу приміських полів зрошення. При цьому наявність у них біогенних елементів стає позитивним фактором, бо дає можливість зменшити витрати добрив.

Складніше запобігти евтрофікації водних об'єктів стоками із сільськогосподарських угідь. Необхідний комплекс заходів, що забезпечує зменшення змивання добрив з полів. Цьому сприяє використання гранульованих добрив, раціовальне поєднання кількості й виду мінеральних і органічних добрив, що вносяться.

При внесенні добрив взимку або навесні на поверхню снігу чи на невідталий ґрунт змив біогенних елементів у водойми дуже значний. При удобренні відталого ґрунту змив азоту з угідь зменшується до 16 % від внесеної кількості, а фосфору – до 0,4 %. Вимивання добрив стає незначним при внесенні їх під зяблеву оранку.

Суттєве зменшення винесення біогенних елементів з полів досягається при широкому використанні бактеріальних добрив.

На зрошуваних землях зменшенню внесення біогенних елементів сприяє дотримання норм поливу. Рекомендується створювати в ярах та інших пониженнях рельєфу акумулюючі ємкості, які дають можливість затримувати зворотні води на 3 – 5 днів (залежно від кліматичних умов). 3а цей період здійснюється трансформація амонійних сполук і нітритів до нітратів, які легко засвоююються водоростями і вищою водною рослинністю, спеціально вегетуючих у підготовлених екосистемах.

При фітомеліорації водних об'єктів, крім видалення біогенів, досягається очищення води від токсичних речовин. Для ліквідації забруднення водних об'єктів біогенами, що знаходяться в стічних водах рибних господарств, застосовують систему реновації води і створення замкнених циклів.

Найдієвішими заходами з охорони вод у сільському господарстві є: розміщення посівів культур з урахуванням водозабезпеченості річкових басейнів областей і районів; оптимізація використаная мінеральних добрив і пестицидів для забезпечення належного рівня сільськогосподарського виробництва та запобігання забрудненню поверхневих і підземних вод; скорочення норм зрошування та поливу; зменшення втрат на фільтрацію, випаровування і непродуктивні викиди; впровадження найбільш прогресивних (аерозольних, крапельних та ін.) способів поливу; освоєння нових прийомів і техніки водокористування; впровадження прогресивних водних режимів; подальший розвиток, розробка і впровадження меліоративних систем двосторонньої дії з частково замкненою циркуляцією води; проведення заходів по охороні малих річок, у тому числі підтримання в них необхідних санітарних норм і забезпечення самоочисної здатності; проведення лісоохоронних заходів, які спрямоні на кількісне та якісне регулювання водних ресурсів.

Для оцінки ступеня забруднення вод проводять аналіз їх якості на водоймах і водостоках на вміст БПК, фенолів, нафтопродуктів, металів тощо. Для водойм визначають класність по гідробіологічних показниках і потенціал самоочищення. Як еталон стану водних ресурсів приймають ГДК.

Проводять характеристику основних джерел забруднення, стан і наявність очисних споруд, їх потужність і ефективність роботи; розміщення по території; експлуатація стічних вод; дотримання норм ГДК на випуску.

Ступінь зміни якості водних ресурсів території знаходиться в прямій залежності від способів ведення господарства і заходів, які передбачаються для їх раціонального використання і охорони.

Для характеристики зміни стану поверхневих вод за ретроспективний період слід встановити: кількісну зміну вод у водостоках і водоймах; зміну якості води, ступінь її забруднення порівняно з ГДК. Прогнозують на перспективу кількісні та якісні зміни складу вод з урахуванням факторів, що впливають на них.

Сучасний і прогнозний стан підземних вод оцінюють за змінами: рівнів підземних вод і їх запасів; якості вод залежно від їх забруднення.

З урахуванням зміни стану поверхневих і підземних вод їх оцінюють за ступенем придатності для різних видів використання, санітарно-гігієнічним, технологічним і екологічним вимогам.

Контрольні питання до теми 4

1. Що являє собою повітряна оболонка земної кулі?

2. Які є джерела забруднення повітряного середовища?

3. Які причини випадання кислотних дощів?

4. Як відображається забруднення повітря на врожайності сільськогосподарської продукції та її якості?

5. Які заходи необхідно проводити для зменшення забруднення атмосфери?

6. Де сконцентровані основні запаси води на Землі?

7. Що належить до основних джерел забруднення водойм?

8. Які види забруднення водойм ви знаєте?

9. Які речовини найбільш небезпечні для водойм?

10. Як впливає інтенсифікація розвитку сільського господарства на забруднення водного середовища?

Date: 2015-09-02; view: 755; Нарушение авторских прав