Основные загрязнения гидросферы, их источники, степень влияния на гидробионтов

Лекция №1

Показатели качества воды в рыбоводных хозяйствах

Показатели	Оптимальные значения
Вода, поступающая в летние пруды карповых хозяйств
Перепад температуры воды водоисточника относительно воды в прудах, ⁰С	Не более 5
Максимальная температура поступающей воды, ⁰С
Окраска, запахи, привкусы	Должны отсутствовать
Цветность, нм (град)	До 565 (до 50)
Прозрачность, м	Не менее 0,75-1,0
Взвешенные вещества, мг/л	До 25
Водородный показатель (рН)	6,5-8,5
Кислород растворенный, мг/л	Не менее 5
Свободная двуокись углерода, мг/л	До 25
Сероводород, мг/л
Аммиак свободный, мг/л	Сотые доли
Окисляемость, мг О₂/л Перманганатная При содержании гуминовых веществ Бихроматная	До 15 До 30 До 50
БПК₅, мгО₂/л	До 3
БПК_полн, мгО₂/л	До 4,5
Азот аммонийный, мг/л	До 1,5
Нитриты, мг/л	До 0,05
Нитраты, мг/л	До 2
Фосфаты, мгР/л	До 0,5
Железо, мг/л Общее Закисное	До 2 Не более 0,2
Жесткость общая, мг*экв/л	2-6
Минерализация, г/кг
Общая численность микроорганизмов, млн. кл./мл	До 3
Численность сапрофитов, тыс. кл./мл	До 5
Нефтепродукты, пестициды, детергенты	Не более ПДК
Качество водной среды летних рыбоводных прудов
Прозрачность, % от средней глубины Технологическая норма Допустимые значения	До 50 50±20
Цветность, нм Технологическая норма Допустимые значения	550-580 540-600
Водородный показатель (рН) Технологическая норма Допустимые значения	7,0-8,5 6,5-9,5
Содержание кислорода, мг/л Допустимые значения Понижение к утру	6-8 не ниже 4 не менее 2
Свободная углекислота Технологическая норма Допустимые значения	До 10 До 30
Аммиак (технологическая норма), мг/л	0,01-0,07
Сероводород, мг/л	Отсутствие
Устойчивая кислородная и температурная стратификация сроком более 1 суток	Не допускается
БПК₁, мгО₂/л Технологическая норма Допустимые значения	1-4 до 8
БПК₅, мгО₂/л Технологическая норма Допустимые значения	4-9 до 20
Окисляемость перманганатная, мгО₂/л Технологическая норма Допустимые значения	10-15 до 30
Окисляемость бихроматная, мгО₂/л Технологическая норма Допустимые значения	35-70 до 100
Окисляемость агрессивная, % Технологическая норма Допустимые значения	35-70 до 85
Фосфаты, мгР/л Технологическая норма Допустимые значения	0,2-0,5 2,0
Азот аммонийный, мг/л Технологическая норма Допустимые значения	До 1 До 2,5
Нитраты, мг/л Технологическая норма Допустимые значения	0,2-1
Нитриты, мг/л Технологическая норма Допустимые значения	До 0,2 0,3
Щелочность, мг*экв/л	2-3
Жесткость, мг*экв/л Технологическая норма Допустимые значения	1-3,5 2-7
Железо общее, мг/л	До 2-5
Биомасса фитопланктона, г/м³ Оптимальное значение Допустимые значения	20-30 до 80
Бактериопланктон, млн. кл./мл Оптимальное значение Допустимые значения	До 5 До 12
Вода, поступающая в зимовальные комплексы
Температура, ⁰С	Не должна повышаться более чем на 8⁰
Взвешенные вещества, мг/л	До 10
Водородный показатель (рН)	6,5-8,0
Кислород растворенный, мг/л	Более 6
Свободная двуокись углерода, мг/л	Не более 15
Окисляемость перманганатная, мгО₂/л	До 10
БПК₅, мгО₂/л	Не более 3
БПК_полн, мгО₂/л	Не более 4,5
Азот аммонийный, мг/л	До 1
Нитриты, мг/л	Тысячные доли
Сероводород, мг/л	Отсутствие
Железо, мг/л Общее Закисное	Не более 0,3 Не более 0,05
Вода, поступающая в инкубационные цеха
Температура, ⁰С Для инкубации икры карпа Для подращивания личинок карпа	19-21 26-28
Взвешенные вещества, мг/л	До 5
Водородный показатель (рН)	7,0-8,0
Кислород растворенный, мг/л	9,0-11,0
Свободная двуокись углерода, мг/л	Не более 10
Окисляемость перманганатная, мгО₂/л	Не более 10
БПК₅, мгО₂/л	До 2
БПК_полн, мгО₂/л	До 3
Азот аммонийный, мг/л	До 0,75
Аммиак свободный, мг/л	До 0,03
Железо, мг/л Общее Закисное	До 0,10 Отсутствие
Сероводород, мг/л	Отсутствие
Жесткость, мг*экв/л	1,5-5
Минерализация, г/кг	До 1,0

Методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть могут быть разделены на три группы:

- механические,

- физико-химические,

- биологические.

Механическая очистка

Механическую очистку сточных вод применяют преимущественно как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.

В настоящее время к очистке предъявляют большие требования. Это приводит к созданию высокоэффективных методов физико-химической очистки, интенсификации процессов биологической очистки, разработке технологических схем с сочетанием механических, физико-химических и биологических способов очистки и повторным использованием очищенных вод в технологических процессах.

Механическую очистку проводят для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.

Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание воды через различные решетки и сита. Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности воды, используют отстаивание. При этом тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают.

Сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками.

Сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы, называются в зависимости от всплывающих веществ жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и др.

Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь.

Механическую очистку как самостоятельный метод применяют тогда, когда осветленная вода после этого способа очистки может быть использована в технологических процессах производства или спущена в водоемы без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод.

Физико-химическая очистка

Физико-химическая очистка заключается в том, что в очищаемую вводу вводят какое-либо вещество-реагент (коагулянт или флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений.

При этом уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (происходит их нейтрализация), обеспечивается окрашенная вода. Физико-химическая очистка дает возможность резко интенсифицировать механическую очистку сточных вод. В зависимости от необходимой степени очистки сточных вод физико-химическая очистка может быть окончательной или второй ступенью очистки перед биологической.

Биологическая очистка

Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от загрязнения.

Очистные сооружения биологической очистки можно разделить на два основных типа:

- сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;

- сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.

К первому типу относятся сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточной водой. В таких сооружениях дыхание микроорганизмов кислородом происходит за счет непосредственного поглощения его из воздуха. В сооружениях второго типа микроорганизмы дышат кислородом главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.

В искусственных условиях биологическую очистку применяют в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах. В этих условиях процесс очистки происходит более интенсивно, так как создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.

При повышенных требованиях к очистке биологически очищенную воду очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение в качестве сооружений для дополнительной очистки получили песчаные фильтры, главным образом двух- и многослойные, а также контактные осветлители (микрофильтры применяют реже).

Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например активированным углем и химическим окислением или путем озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.

Методы обработки осадка

При всех методах очистки сточных вод образуется осадок из нерастворимых веществ в первичных отстойниках, а при биологической очистке во вторичных отстойниках образуется еще больше осадка. В сыром состоянии (твердые вещества с водой) при очистке бытовых и некоторых производственных вод эти осадки являются опасными в санитарном отношении.

Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооружениям относятся септики, двухъярусные отстойники и метантенки.

Для уменьшения влажности осадка сточных вод и его объема служат иловые пруды и площадки. Для обезвоживания осадка применяют различные механические приемы: вакуум-фильтрацию, фильтрпрессование, центрифугирование, а также термические сушку и сжигание. Биологические осадки часто используют в качестве удобрений и как белково-витаминные добавки к рационам питания животных.

При выборе метода очистки и обработки осадка сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий, а также места расположения и типа очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность и целесообразность промышленного использования очищенных сточных вод и осадка.

На предприятиях транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов, а также на газосборных пунктах и газобензиновых заводах сточные воды подразделяются на бытовые и производственные. Производственные воды нефтяных и газовых предприятий выпускают в производственно-дождевую канализацию. Эти воды в основном загрязнены нефтепродуктами (400-15000 мг/л) и механическими примесями (100-600 мг/л). Для их очистки применяют механическую, физико-химическую и биологическую очистки.

Степень очистки сточных вод от нефтепродуктов, достигаемая на различных сооружениях приведена в таблице.

Таблица 2. Степень очистки сточных вод от нефтепродуктов на различных сооружениях

Сооружение	Содержание нефтепродуктов в воде, мг/л
поступающей в сооружения	очищенной
Нефтеловушка	400-15000	50-100
Флотационная установка (с коагуляцией)	50-100	15-20
Пруд-отстойник	50-100	15-30
Станция биологической очистки	20-50	5-10
Установка озонирования (две ступени)	10-15	1-3

Методы очистки сточных вод

Загрязнение биосферы, в том числе источников водоснабжения, является реальным фактором, который оказывает отрицательное влияние на здоровье людей. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) от использования некачественной питьевой воды каждый год в мире страдает каждый десятый человек. До 50% речной воды каждый год подвергается техногенному воздействию, в том числе и в результате сброса 425·10⁹ м³ сточных вод. Значительная загрязненность водных объектов и мало эффективные технологии подготовки поды это главные причины низкого качества питьевой воды. Нарушения требований СанПиН 2.1.4.10749-01, в которых установлены физико-химические и микробиологическим показатели питьевой воды отмечены во всех субъектах РФ. Более 90% сточных вод, поступающих через коммунальные сети в поверхностные водные объекты, сбрасываются загрязненными.

На качество воды оказывают значительное влияние находящиеся в ней вещества и соединения в различных концентрациях. Превышение концентрации некоторых загрязняющих веществ может оказывать пагубное воздействие как на человека, так и на биологическую обстановку в водном объекте. Следовательно, при сбросе сточных вод после производственных процессов требуется осуществлять извлечение вредных веществ и добиваться установленной предельно допустимой концентрации ПДК сточных вод.

Химические соединения, находящиеся в сточной воде, можно разделить на неорганические и органические и классифицировать по их фазовому состоянию. Характеристику сточных вод, предложенная академиком Кульским Л.А., считают наиболее удачной:

Классификация сточных вод

Загрязнение водных источников включает в себя любые изменения физических, химических, биологических свойств воды в водных объектах, обусловленных сбросом в них твердых, жидких и газообразных веществ, причиняющих или создающих проблемы, делающих воду опасной для потребления, нанося ущерб деятельности человека, здоровью человека и экологической безопасности населения.
Загрязнения поверхностных водоемов и грунтовых вод можно классифицировать следующим образом:

Механические - увеличение содержания механических примесей, относящееся в основном к поверхностным видам загрязнений,
Химические - присутствие в воде неорганических и органических веществ токсичного и нетоксичного действия,
Биологические и бактериологические - присутствие в воде разнообразных патогенных бактерий, грибов и водорослей,
Тепловые - сброс в водоемы нагретых вод ТЭЦ и АЭС,
Радиоактивные - наличие радиоактивных веществ в поверхностных или грунтовых водах.

Основными источниками загрязнений водных объектов являются недостаточно очищенные стоки производственных предприятий и коммунальных объектов, животно- и птицеводческих фабрик, твердые отходы, образующиеся при разработке полезных ископаемых, сточные воды горнодобывающих шахт, сточные воды, образующиеся при обработке и сплаве леса; сточные воды железнодорожного и водного видов транспорта, техногенные отходы металлургических предприятий.
Загрязняющие вещества, попадая в водные объекты, вызывают качественные изменения, которые проявляются в изменении физических и химических свойств воды (появление запаха, неприятного привкуса и пр.).
Промышленные сточные воды как правило загрязнены выбросами и отходами производства. Качественный количественный и состав данных сточных вод различен и зависит от отрасли промышленности и производственных процессов. По составу стоки подразделяют на три основных класса, содержащих:

Неорганические загрязнения, включая токсичные,
Органические загрязнения,
Неорганические и органические загрязнения.

К первому типу относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотных предприятий, обогатительных заводаов марганцевых, свинцовых, никелевых, цинковых, руд, в которых содержатся кислоты, щелочи, катионы тяжелых металлов и пр. Сточные воды этого типа как правило изменяют физические свойства воды.
Сточные воды второго типа сбрасываются НПЗ и нефтехимическими предприятиями, предприятиям органического синтеза и пр. В сточных водах присутствуют различные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и прочие вредные вещества. Токсикологическое воздействие стоков данного типа заключается, в основном, в процессах окисления, в результате которых снижается содержание кислорода в воде, возрастает биологическая (БПК) и химическая (ХПК) потребность в кислороде, происходит ухудшение органолептических свойств воды.
Сточные воды третьего типа образуются в процессах гальванической обработки поверхностей, производстве печатных плат приборостроительной и радиоэлектронной промышленности и прочих технологических процессах. В составе данных сточных вод присутствуют неорганические: щелочи, кислоты, катионы тяжелых и цветных металлов, и органические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, красители и другие вещества.
Нефть и нефтепродукты в настоящее время являются основными загрязняющими веществами внутренних вод и морей мирового океана. Попадая в водные объекты, они создают различные классы загрязнений: нефтяную пленку, плавающую на поверхности воды, растворенные или эмульгированные нефтепродукты, осевшие на дно водоема тяжелые нефтяные фракции. В результате происходит изменение вкуса, запаха, цвета, поверхностного натяжения и вязкости воды, снижается количество кислорода, образуются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и начинает представлять угрозу для животного мира и человека. При содержании нефти всего 0,01 г/л вода становиться непригодной для употребления.
Особо опасным загрязняющим веществом является фенол. Фенол присутствует в сточных водах большинства нефтеперерабатывающих и коксохимических предприятий. В присутствии фенолов значительно снижаются биологические процессы водных объектов, процесс самоочищения, вода приобретает довольно неприятный запах.

Основные загрязнения гидросферы, их источники, степень влияния на гидробионтов - student2.ru