Методы очистки сточных вод

    водной  флоры и фауны могут также  сильно пострадать на поверхности воды.

    Защитные  мероприятия и очистные работы обычно осуществляются во время разливов нефти  в океане, когда возможны контакты с сушей или важными природными ресурсами. Усилия по очистке зависят  от обстоятельств разлива. Близость разливов нефти с густонаселенными районами, гаванями, общественными  пляжами, рыболовными площадками, местами  средоточия животного мира (важными  природными зонами), заповедными местами; видами, которым грозит опасность; также  средой обитания прибрежной линии (защищенными  от приливов отмелями, топями) влияет на защитные мероприятия и очистные работы. Несмотря на то, что сильные  ветры и штормы мешают основным защитным мероприятиям и очистке, они также  способствуют растворению нефти  в воде пока она не достигнет берега.

    Наиболее  подверженными разливам нефти на озерах и реках являются птицы, такие  как: утки, гуси, лебеди, гагары, чомги, погоныши, лысухи, бакланы, пеликаны, зимородки. Наиболее высокая концентрация этих видов в северных широтах наблюдается  в пред— и миграционный периоды. В южных широтах наиболее высокая  концентрация этих птиц отмечается в  зимний период. Бакланы и пеликаны также оседают колониями для  гнездовья. Ондатры, речные выдры, бобры  и нутрии -млекопитающие — наиболее подверженные воздействию загрязнения.

    Рептилии  и земноводные становятся жертвами разливов нефти, когда сталкиваются с ней в мелких водах. Яйца земноводных, отложенные в близости с водной поверхностью мелких вод, также подвержены влиянию  нефти.

    Взрослые  рыбы гибнут в мелких водах ручьев, куда попадает нефть. Виды, населяющие мелководье у побережья озер и  рек, также несут потери. Смертность рыбы в реках трудно определить, т.к. погибшая и покалеченная рыба выносится  течением. Фитопланктон, зоопланктон, икра/личинки в непосредственной близости с водной поверхностью озер также подвержены влиянию нефти. Водяные насекомые, моллюски, ракообразные и другие представители флоры и фауны могут подвергаться серьезному влиянию нефти в мелководных озерах и реках. Много погибших и покалеченных пресноводных уносится течением.

    Меры  по защите и очистке озер идентичны  мерам, которые применяются для  очистки океанов. Однако эти меры не всегда пригодны для защиты и  очистки рек (отсасывание с помощью  насосов, использование абсорбентов). Быстрое распространение нефти  течением требует быстрого реагирования, простых методов и взаимодействия местных органов по очистке пострадавших от загрязнения берегов рек. Разливы  нефти в зимний период в северных широтах трудно очищать, если нефть  смешается или замерзнет подо льдом.

    Действие  приливов разносит нефть по сырым  участкам побережья, а растительность пресных и соленых вод удерживает ее. Защитные меры и очистительные  методы обычно состоят из неразрушительных мер (быстрый подъем, абсорбенты, промывание под низким давлением, использование  природного дренажа). Природная очистка  наиболее предпочтительна, когда загрязнение  не очень сильное. Лед, снег и низкие температуры препятствуют очистке  этих участков людьми.

    Большое количество сточных вод, нефтепродуктов и даже жидкие радиоактивные отходы поступают в реки и озера различных  регионов мира.

    Когда в 1969 году в Кливленде (США) вспыхнула  насыщенная нефтью река Кайяхога, впадающая  в Великие озера, она сразу  же стала зримым символом экологического бедствия, порожденного многолетним  сбросом отходов коммунальных служб  и промышленных предприятий, расположенных  на побережье Великих озер.

    Если  к самим Великим озерам, содержащим 90% пресной воды США, перестали относиться как к гигантской выгребной яме, то на дно почти четырех десятков заливов, бухт и устьев рек все  еще оседают отбросы, попадающие в верховья рек из близлежащих  городов и фермерских хозяйств, а  также разрешенные к захоронению  химические вещества.

    В начале 80-х годов американско-канадская  комиссия зарегистрировала на Великих  озерах 42 района, вызывающих тревогу. Прежние  захоронения токсичных веществ  привели здесь к концентрации ядовитых донных отложений. США и  Канада обязались заняться очисткой этих ядовитых «горячих точек». Однако наступление на столь загрязненные в технологическом плане озера  оказалось настоящим кошмаром. Оно  обойдется, по-видимому, в десятки  миллиардов долларов и завершится в  ХХI веке.

    Особую  угрозу представляют пестициды. Попав  в озера, они быстро рассеиваются и практически не угрожают 35 млн. американцев и канадцев, пользующихся озерной питьевой водой. Но, двигаясь по пищевой цепочке, ядохимикаты  достигают высокой степени концентрации. По мнению некоторых ученых, в 1991 году она была такова, что обед из озерной  форели содержал в себе больше ядовитых веществ, чем вся вода, которую  человек выпивает за свою жизнь и  в которой обитала эта форель. Около 40% водных ресурсов США непригодны для питья, а 34 реки и озера настолько  загрязнены, что в них нельзя ни купаться, ни ловить рыбу (1994 год). На очистку источников воды США требуется 400 млрд. долларов (данные на 1993 год).

    Вдоль всего русла Рейна в 70-90-е годы было построено огромное множество  очистительных сооружений, в которые  вложено свыше 50 млрд. долларов. Качество воды стало постепенно улучшаться. Однако произошедший в ноябре 1986 года пожар на складах крупной химико-фармацевтической компании «Sandoz» в Швейцарии повлек выброс около 30 тонн пестицидов и продуктов окисления в воды Рейна, в результате чего в реке погибло почти все живое до города Карлсруэ. Тем не менее к 2000 году сброс промышленных и коммунальных стоков в Рейн уменьшился на 50-90%, а по ряду наиболее опасных соединений полностью прекращен. Качество воды в реке улучшилось настолько, что с 1990 года лосось и океаническая сельдь вернулись сюда.

    В России из 60 куб. км сточных вод по меньшей мере треть попадает в  окружающую среду без всякой очистки. Наиболее загрязнены водные источники  юга России, а также Московской области. Из бассейна Кубани в 1991 году было забрано для производственных целей 80% годового стока, из Дона – 65%. Из Терека и Урала современное хозяйствование забирает в среднем 50% их стока. Больше половины забираемой воды возвращается в реки без очистки. Вода не успевает самоочищаться. Для того, чтобы вылечить реку после такой агрессии, необходимо разбавлять загрязненную воду чистой как минимум в соотношении 1:30. Этого не происходит.

    В Неву каждый день попадает около 2000 тонн загрязняющих веществ. В Печоре по сему ее течению наблюдаются высокие  концентрации фенола (из-за сплава леса), нефтепродуктов, соединений меди. В  Северной Двине кроме фенола, нефтепродуктов и соединений меди находят еще  соединения азота и отходы целлюлозно-бумажной промышленности. В Уральских реках  Чусовой, Исети, Тагиле и Туре концентрации меди, никеля, хрома выше предельно  допустимых норм в 5-20 раз. Енисей, Ангара и Лена загрязнены медью, цинком и  фенолами. Обь на всем протяжении от истока до устья загрязнена нефтепродуктами  и фенолом в концентрации от 5 до 17 ПДК.

    Братское  и Усть-Илимское водохранилища загрязнены сточными водами лесопромышленных комплексов (концентрации сероводорода и других веществ достигают сотен ПДК).

    Воды  Амура загрязнены медью и хромом (в 5-15 раз выше ПДК). В тяжелом экологическом  положении находится Волга, на берегах  которой живет 60 млн. человек и  где производится 30% промышленной с  сельскохозяйственной продукции. Водозабор  из Волги равен 33% (данные на 1992 год). Объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в ее бассейн, составляет 37% общего их объема на территории России. В Волгу в 1989 году поступало 20 куб. км сточных вод. Если исходить из средненеобходимого для различных отраслей промышленности 30-кратного разбавления, то для доведения  этих стоков до нормы понадобилось бы 600 куб. км чистой воды, а среднегодовой  сток Волги – 250 куб. км. Ежегодно в  Волгу, а затем в Каспийское море поступает 367 тыс. тонн органики, 13 тыс. т нефтепродуктов, 45 тыс. т азота, 20 тыс. т фосфора, что уже привело  к резкому сокращению рыбных богатств Каспия и Волги. В 1990 году в Волге уже нельзя было встретить здоровую рыбу. Количество фенолов в волжской воде не территории Ярославской области превышает ПДК в 21 раз, в районе Астрахани – 5-12 ПДК. Содержание кадмия и свинца превышает нормы, допустимые с точки зрения употребления рыбы в пищу (1995 год). В 1998 году правительство РФ приняло программу «Возрождение Волги». В 1999-2010 годах предполагается коренное изменение состояние окружающей среды на Волге и ее притоках, восстановление природных компонентов бассейна.

    В целом около половины населения  России в 1994 году было вынуждено пользоваться водой, не соответствующей гигиеническим  нормам и требованиям Государственного стандарта.

    С конца 50-х годов идет борьба за спасение крупнейшего в мире пресноводного  водохранилища – озера Байкал, признанного ЮНЕСКО достоянием человечества. Целлюлозно-бумажный комбинат на его  берегу использует воду Байкала для  производственного процесса и недостаточно очищенные воды сбрасывает в озеро. В 1992 году было сброшено 169 млн. куб. м  неочищенных вод. Множество лет  обсуждается вопрос о перепрофилировании комбината. Для этого перепрофилирования требуется 500 млн. долларов (1999 год).

    Большую угрозу представляют жидкие радиоактивные  отходы производства ядерного топлива  и оружейного плутония.

    В 1991 году стали известны последствия  аварий, происходивших на химкомбинате «Маяк» около Челябинска, где с  конца 40-х годов производился оружейный  плутоний, а радиоактивные отходы сливались в речку Теча. В 1951 году произошла авария, было облучено 124 тыс. человек, а 28 тыс. получили дозы до 170 бэр (Бэр – биологический эквивалент рентгена. Доза в 100 бэр приводит к  хронической лучевой болезни.).В 1957 году взорвалась одна из емкостей с  жидкими отходами, выбросив в воздух почти половину чернобыльской дозы. Радиоактивное облако покрыло 23 тыс. кв. км, где проживали 270 тыс. человек. В Челябинской, Свердловской и Курганской областях было облучено 450 тыс. человек, а 2,5 чернобыльских дозы заключено  в отходах, сброшенных в озеро  Карачай, и в водной линзе под  ним, которые могут влиться в  реки обского стока, и вызвать  экологическую катастрофу в Западной Сибири до Ледовитого океана.

    Почти 20 чернобыльских доз заключено  в емкостях вроде той, что взорвалась в 1957 году. Есть еще 200 могильников с 500 тыс т твердых отходов и  полмиллиардом кубических метров радиоактивной  воды в системе искусственных  водоемов в верховьях Течи (данные 1991 года).

    Чернобыльская катастрофа 1986 года привела к радиоактивному загрязнению вод Припяти, Днепра и других рек. Радиоактивные вещества в воде концентрируются микроорганизмами, планктоном и рыбой, а затем по пищевой цепи передаются другим животным и человеку. Это явление называют биоаккумуляцией. Установлено, что  радиоактивность рыбы в тысячи раз  выше, чем воды, в которой она  живет.

    В 1996 году 20 стран Европы договорились объединенными усилиями бороться за сокращение вредных выбросов в общие  реки и озера. Договор охватывает 150 рек и 20 озер, в том числе Урал и Днепр, Аральское море. Многие источники воды в Европе загрязнены пестицидами и удобрениями, а некоторые, особенно в Восточной Европе, содержат опасные концентрации тяжелых металлов (включая кадмий) и даже мышьяк. 

    5. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. 

    Очисткой  сточных вод называется их обработка  с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки  можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические.

    Сущность  механического метода очистки состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются имеющиеся примеси. Механическая очистка позволяет выделить из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых (как ценные материалы) используются в производстве.

    Химический  метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

    При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества. Из физико-химических методов чаще всего применяются коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д., а также электролиз. Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при протекании электрического тока. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной промышленности.

    Сточные воды очищают также с помощью  ультразвука, озона, ионно-обменных смол и высокого давления. Хорошо зарекомендовала  себя очистка путем хлорирования.

    Среди методов очистки сточных вод  большую роль должен сыграть  биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического самоочищения рек и других водоемов. Используются различные типы биологических устройств: биофильтры, биологические пруды и др. В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления.

    В биологических прудах в очистке  сточных вод принимают участие  все организмы, населяющие водоем. Перед  биологической очисткой сточные  воды подвергают механической очистке, а после биологической (для удаления болезнетворных бактерий) и химической очистке, хлорированию жидким хлором или  хлорной известью. Для дезинфекции  используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.). Биологический метод дает лучшие результаты при очистке коммунально-бытовых отходов, а также отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства искусственного волокна.