Экология антропогенных зон

Азовское море - уникальный природный объект. Важность сохранения его в чистом виде очевидна. Каждый из нас понимает, что наше море является источником как материального, так и духовного богатства.

Урбанизация и индустриализация создают новые проблемы сохранения чистой воды. Неочищенные или плохо очищенные стоки городов сбрасываются в водоемы. Обеспеченность очистными сооружениями еще отстает от развития промышленности. В отличие от бытовых сточных вод промышленные стоки значительно различаются по своему составу. Они содержат кислоты, щелочи, масла и другие органические и неорганические соединения. Ряд промышленных стоков могут содержать яды, синтетические и радиоактивные вещества. Поверхностные стоки могут загрязнять реки различными ядохимикатами, вымытыми с сельскохозяйственных полей, а это, в свою очередь, приводит к усилению роста водорослей. Но самым большим злом, которое наносят стоки, является угроза здоровью населения. И этот чрезвычайно важный фактор заставляет принимать весьма серьезные меры по эффективной очистке бытовых и промышленных сточных вод.

Известно, что природная вода, загрязненная сбросами промышленности и коммунального хозяйства, совершенно неприемлема для водоснабжения населения в результате содержания в ней целого ряда веществ, которые отрицательно сказываются на здоровье человека и могут послужить причиной возникновения различного рода инфекционных заболеваний.

Научные суждения по этому вопросу имеют длинную историю. Так, еще Гиппократ по органолептическим данным (запах, вкус, цвет, мутность) отличал “здоровую” воду от “нездоровой”. Современная наука о воде весьма многогранна и сложна.

Загрязнение водоемов наносит большой ущерб народному хозяйству не только потому, что невозможно их использовать для питьевых и культурно-бытовых целей, но и потому , что отходы промышленности, загрязняющие водоемы, далеко не всегда являются неизбежными потерями. К сожалению, весьма редко содержащиеся в сточных водах производственные отходы используются в качестве ценного промышленного сырья. В связи с этим приходится строить сложнейшие сооружения для очистки открытых водоемов, которые используются как питьевые.

Наиболее тяжелы по своим санитарным последствиям загрязнения водоемов, возникающие при спуске неочищенных сточных вод. Их обезвреживание является важнейшей не только гигиенической, но и народнохозяйственной проблемой.

1. Загрязнение рек, озер, морей и даже океанов происходит с нарастающей скоростью. Основными источниками загрязнения природных вод являются: атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха поллютантов (загрязнителей) промышленного происхождения, а также городские и промышленные сточные воды. Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, промышленном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые и хозяйственно-фекальные (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ). Промышленные сточные воды образуются в самых разнообразных отраслях производства. Причем, с развитием промышленности и увеличением потребления воды растет и количество жидких отходов. Сточные воды основных производств г.Таганрога ( металлургическая промышленность, энергетическое машиностроение, морское приборостроение, тяжелое машиностроение и др.) содержат разнообразные загрязнители: нефтепродукты, СПАВ, фенолы и другие органические соединения, тяжелые металлы, цианиды, аммонийный азот, взвешенные веществ. В общем же классификацию химических загрязнителей можно произвести так:

1) биологически нестойкие органические соединения

2) малотоксичные неорганические соли

3) нефтепродукты

4) биогенные соединения

5) вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.

2. Конечно, если количество сточных вод и содержащихся в них вредных примесей невелико, для их очистки вполне достаточно естественных процессов седиментации и бактериального окисления. При сбросе же больших объемов сточных вод, количество которых превышает “пороговый уровень” для данной экосистемы, естественные процессы оказываются не в состоянии регулировать систему и экологическая структура в той или иной мере нарушается в зависимости относительной концентрации веществ. Что приводит к разным нежелательным последствиям. Так, конечное загрязнение Мирового океана, “легких планеты”, несомненно приведет к гибели человечества. Поэтому необходимость очистки водного бассейна очевидна. Но, прежде всего, мы должны избежать или хотя бы приостановить текущие загрязнения. Для этого необходима очистка сточных вод от загрязнителей.

В настоящее время существует несколько методов очистки:

1. Механический метод.

Применяется для отделения твердых нерастворимых примесей . Для этой цели используют процеживание, отстаивание, фильтрацию, удаление взвешенных частиц под действием центробежных сил и отжимания.

2. Химические методы.

Используются для удаления из сточных вод растворимых примесей. Методы связаны с использованием реагентов, превращающих вредные примеси либо в малотоксичные, либо в малорастворимые. К химическим методам относятся нейтрализация, окисление и восстановление, удаление ионов тяжелых металлов.

3. Физико - химические методы.

С помощью их производится удаление из сточных вод суспендированных и эмульгированных примесей, а также растворенных органических и неорганических веществ. Основные способы: коагуляция и флокуляция, флотация, адсорбция, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафильтрация, десорбция, дезодорация, дегазация и электрониохимические методы.

4. Термический метод.

Используется для удаления из сточных вод минеральных солей (образованных Ca, Mg и другими металлами) и органических веществ. К ним относятся: концентрирование сточных вод с последующим выделением растворимых веществ, окисление органических веществ в присутствии катализаторов при атмосферном или повышенном давлении, жидкофазное окисление органических веществ и огневое обезвреживание.

5. Биохимические методы.

Применяются для очистки сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов и некоторых растений использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности - органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Различают 2 стадии процесса очистки, протекающие с различной скоростью:

- адсорбцию из сточных вод тонкодисперсной и растворенной примеси органических и неорганических веществ поверхностью тела микроорганизмов

-разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в ней химических процессов.

Для установления возможности подачи промышленных сточных вод на биохимические сооружения устанавливают максимальные концентрации токсичных веществ, которые не влияют на процессы биохимического окисления и на работу очистных сооружений. Причем необходимо, чтобы сточные воды не содержали ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов.

Для неорганических веществ, которые практически не поддаются окислению, также устанавливают максимальные концентрации, при превышении которых воды нельзя подвергать биохимической очистке.

Биохимическое очищение возможно как в искусственных ( аэротэнки, биофильтры), так и в естественных ( поля орошения, фильтрации, биологические пруды) условиях.

Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40 С. При изменении кислородного и температурного режима состав и число микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их используют главным образом для обезвреживания осадков. Аэробные процессы протекают в аэротэнках и биофильтрах. Аэротенк - смеситель с рассредоточенным выпуском сточных вод; резервуар, наполненный активным илом ( активный ил - коллоидная масса минерального и органического состава, богатая микроорганизмами. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем (капсулами). Такие скопления называются зооглеями. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоростью окисляют загрязнения. Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему, при рН=4-9 имеющую отрицательный заряд. В активном иле находятся микроорганизмы различных групп, индивидуальные для каждого типа сточных вод). При прохождении сточной жидкости из нее извлекаются N из аммиака, нитратов, аминокислот; Р и К из минеральных солей этих веществ. Для нормальной работы аэротенка активный ил подвергается периодической регенерации.