Экологически важные свойства воды

Вода обладает рядом специфических свойств, накладывающих глубокий отпечаток на строение и жизнедеятельность населяющих Землю организмов и растений:

• Вода может находиться в 3х агрегатных состояниях: жидко, твердом и газообразном.

• Вода обладает чрезвычайно высокой растворяющей способностью.

• При замерзании объем воды увеличивается, при плавлении льда – уменьшается.

• При 4^ºС у воды наблюдается максимальная плотность. Поэтому, лед образуется только на поверхности водоемов, охраняя природный слой воды от замерзания (важно для жизнедеятельности водных организмов).

• Высокая скрытая теплота плавления льда (336 Дж/г) обеспечивает постепенное замерзание рек, озер, морей, а также таяние снега, льда, благодаря этому сезонные переходы на планете происходят плавно.

• Вода обладает наивысшей (среди твердых и жидких тел) удельной теплоемкостью (поэтому вода является главным аккумулятором солнечной и термической энергии) и высокой для жидких тел теплопроводностью.

• Высокая диэлектрическая проницаемость воды обеспечивает интенсивную диссоциацию солей, кислот, щелочей и оснований на ионы, присутствие которых повышает разнообразие биохимических реакций.

• Вода испаряется при любой температуре.

• Высокое поверхностное натяжение позволяет осуществляться процессам передвижения воды и ее растворов по стеблям растений, адсорбционным процессам в корнях, системах пищеварения, дыхания.

• Полная прозрачность воды для видимой части солнечного спектра имеет огромное значения для обеспечения жизнедеятельности организмов.

• Несжимаемость воды обеспечивает поддержание формы органов растений и животных.

• Вода уникальна и незаменима, как источник газообразного кислорода, выделяемого в процессе фотосинтеза.

15 Загрязнение подземных и сточных вод. Виды загрязнений, типы загрязнений.

Источники:

1) сброс сточных вод

2) атмосферные осадки

Виды загрязнений:

Химическое загрязнение – изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей, как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, пестициды).

Источники: промышленность, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство.

Физическое загрязнение – изменение физических параметров водной среды (тепловые, механические, радиоактивные).

Источники: ТЭС, АЭС, сточные бытовые и промышленные воды, отходы.

Биологическое загрязнение – изменение свойств водной среды в результате увеличения количества несвойственных ей видов микроорганизмов, растений, животных, привнесенных извне.

Источники: быт (кухни, туалеты, больницы) и промышленность.

Загрязнения, поступающие в сточные воды, можно разделить по физическому состоянию на:

• минеральные

• органические

• бактериальные

• биологические

К минеральным загрязнениям относят: частицы песка, руды, шлака, минеральных солей, растворы кислот, щелочей и др.

Органические загрязнители представляют собой остатки растений, растительного масла, остатки тканей животных и т.п.

Бактериальные и биологические загрязнения обычно присутствуют в бытовых стоках и сточных водах некоторых предприятий (например, микробиологической промышленности).

В промышленном производстве вода используется для разных целей, как:

• теплоноситель

• поглотитель

• растворитель

•средство транспортировки

При этом степень загрязнения воды существенно зависит от способа использования.

16 Оценка качества водной среды.

Степень предельно допустимого загрязнения воды в водных объектах зависит от его физических особенностей и способности нейтрализации, называется предельно допустимой нагрузкой ПДН.

Допустимая нагрузка на водоем определяется кА разница между установленной нормативной нагрузкой и условно существующий (формальной) нагрузкой.

Сдоп = Сн – Сф, где Сн – нормативная, а Сф фактическая. Сколько еще можно вылить в водоем и не превысит ПДК.

Схема категорий водопользования

Контроль состояния водных объектов осуществляется по химическим, биологическим и физическим показателям. Состав и объем гидрохимических наблюдений определяется требованиями предъявляемыми проявляемыми органами государственного управления и надзора и основными водопользователями, при этом обычно устанавливаются следующие показатели качества воды:

1) Минерализация

2) Содержание кислорода

3) БПК –биологическое потребление кислорода. Это количество O₂ для окисления бактериями и простейшими всей органики в одном литре загрязненной воды.

4) ХПК – химическое потребление кислорода. Количества кислорода, необходимое всех загрязняющих в одном литре воды.

5) Содержание основных ионов, нефтепродуктов, фенолов, пестицидов, тяжелых металлов. Определяются также физические параметры, цвет и температура.

Контроль загрязнения водных объектов проводиться по химическим и физическим параметрам, а также бактериологическая оценка поверхностных вод оказывается недостаточным. Основным нормативным параметром к качеству воды является соблюдение установленных ПДК.

ПДК в воде водоемов, это максимальная концентрация, которая не оказывает влияния на здоровье населения и последующих поколений при её воздействии на организм человека, в течение всей жизни, и не ухудшение гигиенических условий водопользования населения.

Состав и свойства воды в водных объектах, должны соответствовать нормативам в радиусе 1км от пункта водопользования.

Для различных категорий водопользования ПДК разный.

Исходя из того, что некоторые вещества оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека при попадании внутрь, а другие представляют опасность даже при попадании на кожу, поэтому на практике применяют различные ограничения. Поэтому ПДК различных веществ различают по лимитирующему показателю вредности ЛПВ.

ЛПВ не имеет количественной характеристики, но он определяет приоритетность требований к качеству воды.

1. Орагнолитический ЛПВ. Этот показатель определяет органолитические свойства воды (зава, вкус, цвет).

2. Общесанитарный ЛПВ. Этот показатель влияет на общесанитарный показатель воды. Например скорость процессов самоочистки.

3. Токсикологический ЛПВ. Влияние на организм человека и обитающих в нем животных.

В водных объектах культурно бытового и хозяйственно питьевого назначения в основу приоритетности нормативов положены бактериологические, общесанитарные и органолитичесике ЛПВ. А в водных объектах рыбохозяйственного назначения в основе лежит токсикологический и органолитичесикй.

При наличии нескольких веществ относящихся к одной группе ЛПВ выполняется следующее условие:

С1/ПДК1+С2/ПДК2+…+Сn/ПДКn<=1 ,Категория водопользования -> ЛПВ -> ПДК

17 Регламентация поступления загрязняющих веществ в водные обяъекты.

Нормативом на поступление загрязняющих в водные объекты является ПДС (Предельно допустимый сброс).

ПДС [грамм/сек] – масса вещества в сточных водах, максимально допустимое к отведенному в единицу времени , при котором в створе реки в пределах 1 км перед пункта водопользования будет величина концентрации вредных вещества: Сj<=ПДКj.

Для любого конкретного предприятия производиться расчет значения ПДС. Он производиться на основе уровня баланса, учитывая фоновую концентрацию, гидропонические, гидравлические и гидродинамические особенности водного объекта.

Расчет ПДС:

ПДС = q * Cпдс

Спдс = n * Cпдк

где

- q – наибольший средне часовой расход сточных вод [м^3/ч]

- Спдс – разрешенная предельная концентрация вредного вещества в сточных водах [г/м^3]

- Спдк – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водостока [г/м^3]

- n – кратность общего разбавления сточных вод в водостоке

Запрещение сброса сточных вод с водные объекты, если они:

1. -могут быть устранены путем рациональной технологии,

-могут быть использованы в системе оборотного и повторного водоснабжения,

2. содержат ценные отходы, которые могут быть использованы на данном или других производствах

3 . содержать производственное сырье, реагенты, полупродукты и конечные продукты производства в количествах, превышающих установленный норматив технологических потерь

4. если они содержат вредные вещества, для которых не установлено ПДК.

18 Защита водного бассейна. Методы очистки.

Загрязнения: минеральные (соли)

маслосодержащие (на поверхности)

механические (взвеси)

биологические.

Цели: Создание не предприятии эффективно действующих установок, предназначенных для:

1. предупреждение загрязнения природных водоемов промышленными стоками

2. сокращение потребления воды предприятиями и организации цикла повторного использования воды.

Методики очистки воды делаться на:

1. деструктивное – разрушение загрязняющих веществ. При этих методах продукты распада удаляются из воды в виде осадков или газов, или остаются в ней в виде растворенных минеральных солей.

2. регенерация – извлечение и утилизация ценных веществ из воды. Редко после такой очистки воду можно сразу сбрасывать в водоем, обычно нужна деструктивная очистка.

Обычно очистка сточных вод происходит по следующим стадиям:

1. механическая (удаление взвесей и нерастворимых частиц)

2. удаление растворимых химических соединений физическим, химическим, электрохимическим и биологическим методами.

19 Методы очистки от механических примесей. Вертикальная песколовка: принцип действия, область применения.

Отстаивание –предназначено для выделения из сточных вод нерастворимых или частично растворимых механических загрязнителей органического или минерального поисхождения.

Очистка отстаиванием осуществляется в:

1) песколовках

Вертикальная песколовка

2) отстаивание

- горизонтальная

- вертикальная

- комбинированная

=> Отстаивание идет следующим образом: легкие частицы всплывают, тяжелые – опускаются.

Процесс отстаивания очень медленный: 1 – 1,5 часа.

Этот процесс возможет и для масляных загрязнений.

3) сбор масла с поверхности жидкости

20 Методы очистки от механических примесей. Напорный гидроциклон: принцип действия, область применения.

Осуществляется в циклонах и гидроциклонах.

Гидроциклон

21 Методы очистки от механических примесей. Фильтры: принцип действия, область применения.

Предназначены для отдаления от тонкодисперсных механических загрязнителей с небольшой концентрацией. В качестве фильтрующих веществ используются:

- полимерные материалы

- графит

- кварцевый песок

- сетки

- нетканые на основе синтетических волокон

По скорости фильтры делятся на:

1. медленные (0,2 – 0,5 м/ч).

Фильтрование осуществляется через пленку загрязняющих веществ образующихся на поверхности загрязняющего слоя. Такие фильтры дают высокую степень очистки, но они громоздкие и имеют невысокую производительность. Производство таких фильтров связано с большими затратами.

2. скоростные (2 – 15 м/ч)

Фильтрование осуществляется через пленку в плотном слое, образующуюся за счет прилипания к зернам фильтрующего материала.

- однослойные

- многослойные

3. сверхскоростные (выше 25 м/ч)

Делятся на:

- безнапорные

- напорные (фильтрация производиться при создании дополнительного давления)

Процеживаниепервичная стадия очистки сбросов

- выделяются крупные частицы (размером до 25 мм) и более мелкие волокнистые загрязнения, которые при дальнейшей очистки стоков, могут препятствовать нормальной работе очистительного оборудования. (решетки)

Процесс осуществляется через решетки и волокноуловители:

- решетки (металлические стержни с зазором 5 – 25 мм), устанавливаются в коллекторах вертикально или под углов в 60-70 градусов.

-волокноуловители – конусообразные конструкции с перфораторами.

22 Очистка сточных вод от маслосодержащих примесей. Флотация.