Водные ресурсы России

Продолжается  истощение водных ресурсов рек под  влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности  безвозвратного водоотбора в бассейнах  рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и ряда других. Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.

На территории России обнаружено около 500 участков, где  подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути, уровни содержания которых в десятки раз превышают  ПДК.

Из-за повышенного  загрязнения водоисточников традиционно  применяемые технологии обработки  воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов  и низкий уровень оснащенности водопроводных  станций, автоматикой и приборами  контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов  поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке  качество воды дополнительно ухудшается.[3] 

2.2. Кислородное  голодание как фактор загрязнения  водоемов.

Как известно, круговорот воды состоит  из нескольких стадий: испарения, образования облаков, выпадения дождя, стока в ручьи  и реки и снова испарения. На всем своем пути вода сама способна очищаться  от попадающих в нее загрязнений - продуктов гниения органических веществ, растворенных газов и минеральных  веществ, взвешенного твердого материала.

В местах большого скопления людей и животных природной чистой воды обычно не хватает, особенно если ее используют для сбора  нечистот и переноса их подальше от населенных пунктов. Если нечистот в почву попадает не много, почвенные  организмы перерабатывают их, заново используя питательные вещества, и в соседние водотоки просачивается уже чистая вода. Но если нечистоты попадают сразу в воду, они гниют, и на их окисление расходуется кислород. Создается так называемая биохимическая потребность в кислороде(БПК). Чем выше эта потребность, тем меньше кислорода остается в воде для живых микроорганизмов, особенно для рыб и водорослей. Иногда из-за недостатка кислорода гибнет все живое. Вода становиться биологически мертвой - в ней остаются только анаэробные бактерии; они процветают без кислорода и в процессе своей жизнедеятельности выделяют сероводород. И без того безжизненная вода приобретает гнилостный запах и становится совсем непригодной для человека и животных. Подобное может произойти  и при избытке в воде таких веществ, как нитраты  и фосфаты; они попадают в воду из сельскохозяйственных    удобрений на полях или из сточных вод, загрязненных моющими средствами. Эти биогенные вещества стимулируют рост водорослей, которые начинают потреблять много кислорода, а когда его становится недостаточно, они гибнут. В природных условиях озеро, прежде чем заилиться и исчезнуть, существует около 20тыс. лет.

Избыток биогенных веществ ускоряет процесс  старения, или интрофикацию, и уменьшает  срок жизни озера, делая его к  тому же малопривлекательным. В теплой воде кислород хуже растворяется, чем  в холодной. Некоторые предприятия, особенно электростанции, потребляют огромное количество воды на охлаждение. Нагретая вода сбрасывается обратно  в реки и еще больше нарушает биологическое  равновесие водной системы. Пониженное содержание кислорода препятствует  развитию одних живых видов и  дает преимущество другим. Но эти новые, теплолюбивые виды тоже сильно страдают, как только прекращается подогрев воды. [5]  

2.3 Сточные  воды.

Водоотводящие системы и   сооружения - это   один   из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимые санитарно-гигиенические условия труда, быта и отдыха населения. Системы водоотведения и очистки состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых производственных и атмосферных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией.

Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

В зависимости  от происхождения вида и состава  сточные воды подразделяются на три  основные категории:

• бытовые (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают  от  жилых  и  общественных  зданий, а   также   от бытовых помещений и промышленных предприятий );
• производственные (воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям ,предъявляемым к их качеству; к этой категории вод относят воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых);
• атмосферные (дождевые и талые; вместе с атмосферными отводятся воды от полива улиц, от фонтанов и дренажей).

В практике   используется   также понятие  городских сточных вод, которые   представляют   собой   смесь бытовых   и   производственных сточных вод.

Бытовые, производственные и   атмосферные   сточные   воды   отводятся  как совместно, так и раздельно. Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения. При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и незагрязненные производственные сточные воды, а по другой или по нескольким сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

Производственные  сточные   воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые).

Загрязненные  производственные сточные воды подразделяются на три группы.

1. Загрязненные  преимущественно минеральными примесями  (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности; заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.)

2. Загрязненные  преимущественно органическими  примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности; заводы    по    производству    каучука, пластмасс и др.)

3. Загрязненные  минеральными и органическими  примесями(предприятия нефтедобывающей,  нефтеперерабатывающей, текстильной,  легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического  синтеза и др.).

Кроме вышеуказанных 3-х групп загрязненных производственных сточных вод имеет место сброс нагретых вод в водоем, что является причиной так называемых тепловых загрязнений.[2] 
 

2.4. Факторы,  препятствующие развитию водных  экосистем.

Органические  отбросы, биогенные вещества и тепло  становятся помехой для нормального  развития пресноводных  экологических  систем только тогда, когда они перегружают  эти системы. Но в последние годы на экологические системы обрушились огромные количества абсолютно чужеродных веществ, от которых они не знают  защиты. Пестициды, применяемые в  сельском хозяйстве, металлы и химикалии  из промышленных сточных вод сумели проникнуть в пищевую цепь водной среды, что может иметь непредсказуемые  последствия. Виды, стоящие в начале пищевой цепи, могут накапливать  эти вещества в опасных концентрациях  и становятся еще более уязвимыми  для других вредных воздействий. [3] 

3.Меры  по борьбе с  загрязнением водных  ресурсов.

3.1 Естественная  очистка водоемов.

Загрязненную  воду можно очистить. При  благоприятных  условиях это происходит естественным путем в процессе природного круговорота  воды. Но загрязненным бассейнам(рекам, озерам и т. п.) для восстановления требуется значительно больше времени. Чтобы природные системы сумели восстановиться, необходимо прежде всего  прекратить дальнейшее поступление  отходов в реки. Промышленные выбросы  не только засоряют, но и отравляют  сточные воды. А эффективность  дорогостоящих приспособлений для  очистки таких вод пока еще  недостаточно изучена. Несмотря ни на что, некоторые городские хозяйства  и промышленные предприятия все  еще предпочитают сбрасывать отходы  в соседние реки и весьма неохотно отказываются от этого только тогда, когда вода становится совсем непригодной  или даже опасной.

В своем  нескончаемом кругообороте вода то захватывает  и переносит множество растворенных или взвешенных веществ, то очищается  от них. Многие из примесей в воде являются природными и попадают туда вместе с дождем или грунтовыми водами. Тот же путь проходят и некоторые  из загрязняющих веществ, связанных  с деятельностью человека. Дым, пепел  и промышленные газы вместе с дождем оседают на землю; химические соединения и нечистоты, внесенные в почву  с удобрениями, попадают в реки с  грунтовыми водами. Некоторые отходы следуют по искусственно созданным  путям- дренажным канавам и канализационным  трубам. Эти вещества обычно более ядовиты, но их сброс легче контролировать, чем тех, которые переносятся в процессе природного круговорота воды. Общемировое водопотребление на хозяйственные и бытовые нужды составляет примерно 9% суммарного стока рек. Поэтому не прямое водопотребление гидроресурсов вызывает нехватку пресных вод в тех или иных регионах земного шара, а их качественное истощение. 

3.2. Методы очистки сточных вод.

В реках  и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые  сбросы были невелики, реки сами справлялись  с ними. В наш индустриальный век  в связи с резким увеличением  отходов водоемы уже не справляются  со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать  их.

Очистка сточных вод - обработка сточных  вод с целью разрушения или  удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как  и в любом другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и  готовая продукция (очищенная вода) (рис.2).

Методы  очистки сточных вод можно  разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.[4] 

(рис.2)

Механический  метод 

Сущность  механического метода состоит в  том, что из сточных вод путем  отстаивания и фильтрации удаляются  механические примеси. Грубодисперсные  частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных  конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка  позволяет выделять из бытовых сточных  вод до 60-75 % нерастворимых примесей, а из промышленных - до 95 %, многие из которых, как ценные примеси, используются в производстве.

Химический  метод

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 %.

Физико-химический метод 

При физико-химическом методе обработки из сточных вод  удаляются тонко дисперсные и  растворенные неорганические примеси  и разрушаются органические и  плохо окисляемые вещества, чаще всего  из физико-химических методов применяется  коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит  также электролиз. Он заключается  в разрушении органических веществ  в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка  осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных  вод с помощью электролиза  эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и  некоторых других областях промышленности.

Загрязненные  сточные воды очищают также с  помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала  себя очистка путем хлорирования.

Биологический метод