Водопользование и водопотребление

АНТРОПОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕЕ ОЧИЩЕНИЯ

Цель работы

Проведение мониторинга загрязнения воды. Ознакомиться с методами очищения стоковых вод. Приобретение навыков относительно методических расчетов.

Ключевые положения

Рациональное использование и охрана водных ресурсов

Проблема обеспечения надлежащего количества и качества воды является одной из наиболее важных и имеет глобальное значение. Еще до нашей эры Аристотель указывал на необходимость рационального потребления чистой воды и отделения ее от той, которая используется для хозяйственных потребностей.

Состояние 2/3 водных источников по качеству воды не отвечают нормативным требованиям. Через использование некачественной воды в 4-5 раз выросла заболеваемость людей. Политики все чаще говорят о вероятности экологических войн за воду в ряде стран.

Вода используется для охлаждения машин и механизмов, функционирование технологических процессов и входит в состав производимой продукции. Удельные нормы водопотребления для производства одной тонны готовой продукции составляют, м3: чугун - 160...200; сталь - 150; прокат - 10... 15; никель — 4000; медь -500; синтетический каучук - 2000-3500; бумага - 400...800; пластмассы - 500... 1000.

Большие объемы воды потребляют тепловые и атомные электростанции. На 1 млн. кВт мощности тепловой станции расходует 1,2... 1,6 км3 воды ежегодно, а атомные — в 1,5...2 разы больше.

В природе происходит постоянный круговорот воды, который обеспечивается испарением, транспирацией воды растениями, выпадением осадков. Скорость замены воды описывается такими данными, года: Мировой океан - 2500 (смешивание - 63); подземные воды - 400; воды озер - 17; воды болот - 5. В реках замена воды происходит за несколько дней, а в организме человека - за несколько часов.

В процессе круговорота вода транспортирует тепло, растворяет и переносит природные элементы, разрушает и преобразует литосферу, принимает участие в метеорологических и гидрологических процессах, является средой существования водных организмов, которые обеспечивают продуцирование значительной части кислорода. Количество и качество воды возобновляется, если обеспечиваются необходимые для этого условия. Однако развитие промышленности, транспорта, сельского хозяйства, урбанизация привели к тому, что природные водоемы уже не могут самоочищаться, поэтому нужны искусственные сооружения для очищения воды.

Водоемы характеризуются площадью зеркала, длиной, глубиной, объемом и затратой воды, скоростью течения и уровнем воды, ее температурой, длительностью условий, неблагоприятных за вредностью, и условий водообменных периодов (границ , ледостав, отсутствие стока и тому подобное), показателями водообмена, фильтровальными свойствами почв.

В зависимости от меры загрязнения воды объекты бывают допустимой, умеренной, высокой и чрезвычайно высокой степенями загрязнения (табл.3.1). Это следует учитывать при организации водопотребления.

Таблица 3.1 - Качественные показатели загрязнения для водных объектов 1 и 2 категорий

Уровень загрязнения	Органолептический режим	Токсикологический режим	Санитарный режим	Бактериологический режим	Индекс загрязнения
запах, привкус, балы	ПДКорг мера превышения	ПДКтокс мера превышения	БПК20, мг/дм3	Растворимый воздух, мг/дм3	Количество лактозо-позитивных кишечных палочек в 1 дм3
Допустимый							Меньше 1*104
Умеренный							1*104-1*105
Высокий							1*105-1*106
Чрезвычайно высокий	>4	>8	>10	>8	>10		Больше 1*106

Примечание: ПДКорг - предельно допустимые концентрации веществ, установленные по органолептическому признаку вредности. ПДКтокс - предельно допустимые концентрации веществ , установленные по токсикологическим признакам вредности. БСК20 - биологическое потребление кислорода за 20 суток для водоемов 1 и 2 категорий водопользования.

Водопользование и водопотребление

Водопользование - это использование водных объектов для удовлетворения потребностей населения и объектов хозяйственной деятельности.

Согласно с Госстандартом 17.1.1.03-86. водопользования классифицируется по таким признакам:

v по целям водопользования — хозяйственно-питьевое, коммунально-бытовое, промышленное, сельскохозяйственное, для потребностей энергетики, для рыбного хозяйства, для водного транспорта и лесосплава, для лечебных и курортных потребностей и тому подобное;

v по объектам водопользования - поверхностные, подземные, внутренние и территориальные морские воды;

v по способу использования - с изъятием воды и с ее возвращением, с изъятием воды без возвращения, без изъятия воды;

v по техническим условиям водопользования - с применением технических сооружений, без применения сооружений.

В зависимости от целей водопользования источники водоснабжения делятся на две категории.

К 1-й категории принадлежат водные объекты, использующиеся как источники централизованного или не централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

К 2-й категории принадлежат водные объекты для культурно-бытовых целей и те, что расположенные в пределах населенных пунктов.

Требования относительно состава и свойств воды регламентируются в зависимости от категории водных объектов.

При водопользовании большое внимание уделяется водопотреблению, которое может быть безвозвратным, повторным, оборотным. С целью рационального использования воды введены нормы потребления воды на одного жителя и на условную единицу продукции, характерную для предприятий каждой из отраслей промышленности. В районах с ограниченными водными ресурсами следует придерживаться водохозяйственного баланса, который предусматривает сравнение водопользования с потенциальными ресурсами водных бассейнов.

По характеру использования воды, системы водоснабжения делятся на прямоточные, последовательные, оборотные, подпитывающие.

Проточная вода используется в производственном процессе один раз, после чего сливается в водоемы или канализацию.

Последовательно использованная вода используется в нескольких технологических процессах.

Оборотная вода используется в производстве многократно, с периодическим или непрерывным ее очищением. На хорошо оборудованных предприятиях показатель степени оборотного и последовательного водоснабжения составляет 30...90 %. При этом следует учитывать и то, что сооружение водооборотных систем являются в десять раз дешевле, чем строительство очистительных установок соответствующей мощности.

Вокруг водозабора или другого источника водоснабжения устраиваются охраняемые санитарные зоны, в которых устанавливается особенный режим охраны вод от загрязнения химическими веществами и вредными биологическими организмами, а также стоковыми водами. Охраняемая санитарная зона делится на две-три подзоны.

Первая подзона — строгого режима с ограждениями, а иногда и со специальной охраной. Эта зона обсаживается лесными насаждениями, здесь запрещается строить, выпасать скот, любой вид деятельности, который может повлечь загрязнение воды.

Вторая подзона имеет ограничение по видам деятельности, которые вызывают загрязнение, способные проникнуть к водозабору; в ней запрещается располагать составы горюче-смазочных материалов (ГСМ), животноводческие фермы, применять удобрения.

Третья подзона – предупредительна. В ней также ограничиваются виды деятельности, которые вызывают загрязнение воды.

Общее водопотребление предприятия определяется по формуле:

где q_1,q₂ - удельные нормы водопотребления на хозяйственные и производственные потребности;

Pi— количество работников в смене;

Ni - количество потребителей на производстве;

n - количество групп работников и оборудования.

Уровень использования водных ресурсов в промышленном производстве, а также техническое оснащение сооружений и применяемые технологии очищения стоковых вод описываются такими коэффициентами:

1)использование оборотной воды в общем объеме водопользования

Vзаг, Vист, Vсыр — объем воды, использованной соответственно в обороте, той что забирается из источника и той, что поступает с сырьем;

2)безвозвратного потребления и потерь свежей воды

Vсбр, Vповт - объем воды, что соответственно сливается в водоем и используется повторно;

3) использование воды, что забирается из источника водоснабжения

k = (Vист + Vсыр – Vсбр / Vист+ Vсыр) ≤ 1;

4)водоотведение

- объем воды, которая поступает от других потребителей;

5) нормативной нагрузки загрязнений стоковых вод на водоеме.

- коэффициент очищения;

- коэффициент нормальной нагрузки загрязнений стоковых вод на водоем;

- масса загрязнений, которые подлежат удалению из стоковых вод,

- масса загрязнений, что допускается к сбросу в водоемы (ПДС);

- масса загрязняющих веществ в стоковых водах

Водоснабжение осуществляется водогонами, которые разделяются на питьевые и технические. Из городского водогона вода может использоваться для хозяйственно-питьевых потребностей и гашения пожаров. Допускается до 15 % производственных потребностей в воде удовлетворять из городского водогона, остальную потребность в воде следует покрывать, используя технические водогоны.