double arrow

ОХРАНА ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД


Строительство гидротехнических сооружений на Рейне, Волге, Дунае и других реках сопровождалось катастрофическими экологическими последствиями, поскольку нарушение гидравлического режима рек изменяет степень аэрации и снабжения кислородом воды в них, замедляет биологические и биохимические процессы в водной среде, способность ее к естественному самоочищению. Прямые забетонированные каналы, расчленяющие пойму и являющиеся чужеродным телом в окружающем ландшафте; не должны заменять собой меандрирующих речек и ручьев Необходимо внедрять в практику гидростроительства инженерно-биологические методы – регулирование стока рек проводить с учетом естественных гидрологических, экологических и геоботанических свойств реки и поймы, сохраняя большие меандры, создавая придонные пороги для предотвращения нежелательной глубинной эрозии, охраняя и приумножая растительность по берегам рек. Все это способствует повышению биохимической активности рек и, следовательно, является непременным условием борьбы за чистую воду. При этом важно отметить, что проведение различных гидротехнических работ (спрямление русел, строительство набережных, плотин, шлюзов и т.п.) особенно характерно для урбанизированных территорий, городских и пригородных местностей, ландшафт которых более всего изменен человеком.




Решение проблемы нейтрализации антропогенного загрязнения гидросферы идет в различных направлениях - максимального сокращения сброса загрязненных стоков в водоемы и их эффективной очистки. При этом известно большое число различных комбинаций этих методов в зависимости от конкретных условий.

Совершенствование систем промышленного водоснабжения позволяет значительно снизить удельные нормы водопотребления и сократить сброс в водоемы сточных вод. В России достигнуты известные успехи в этом отношении в нефтеперерабатывающей промышленности и цветной металлургии. Так, на нефтеперерабатывающем заводе в г. Кириши на 1 т перерабатываемой нефти расходуется в 10-12 раз меньше воды, чем на заводах, работающих по старой технологии. Новые проекты нефтеперерабатывающих заводов предусматривают сокращение потребителей воды еще на порядок. Широко применяется оборотное водоснабжение в целлюлозно-бумажной промышленности. В Швеции, например, большая часть целлюлозно-бумажных предприятий работает по принципиально новой технологии, позволяющей при увеличении производства целлюлозы в 2 раза уменьшить расход воды в 3 раза, а потери целлюлозы в 7 раз.

При очистке сточных вод широко используют способность вод к самоочищению, и многие водоочистные системы работают в комбинации с последующим разбавлением очищенных стоков. В США, например, эта система принята и на перспективу. При этом ожидается, что сточные воды к 2000 г. будут очищаться не менее чем на 80%. Оставшиеся загрязнения будут нейтрализованы путем их разбавления чистой водой, для чего создается большое число специальных водохранилищ.



В настоящее время существует много способов очистки сточных вод, которые образуют три больших группы – механической, биологической и физико-химической очистки. При этом в идеальных случаях все методы чаще всего дополняют друг друга, а очищенные сточные воды идут на вторичное использование (на орошение сельскохозяйственных культур, подпитку подземных вод и т.д.).

Механическая очистка стоков служит для удаления из них твердых и взвешенных частиц и обеспечивает нормальные условия для последующей ступени очистки - биологической. Удаление частиц производится путем отстаивания или фильтрации стоков. Механическая очистка сточных вод, будучи наиболее элементарной, сравнительно дешева, но не может обеспечить надежную очистку сложных многокомпонентных стоков современных городских агломераций и крупных городов.

Существо биологической очистки состоит в том, чтобы искусственно воспроизвести естественные условия для значительно более быстрого, чем в природе, разложения химических соединений до элементарных форм, пригодных для ввода в биологический кругооборот. При этом используют свойство почвы как более сильного окислителя и биологически активного элемента, чем вода, и устраивают земледельческие поля орошения или поля фильтрации, которые дают возможность получать дополнительно сельскохозяйственную продукцию благодаря внесению со сточными водами удобрений в виде органических соединений, а также соединений азота и фосфора. Необходимость еще более активизировать процесс очистки привела к созданию аэротенков и биофильтров, в которых специальные культуры микроорганизмов (активный ил) при усиленной отдаче кислорода "справляются" с загрязнениями в 2-3 раза быстрее. Аэротенки и биофильтры занимают в 100-150 раз меньше места и значительно более производительны, чем земледельческие поля орошения и поля фильтрации. Биологическая (или биохимическая) очистка стоков и в перспективе останется наиболее массовым видом обезвреживания сточных вод, особенно в крупных городах и городских агломерациях, где доля хозяйственно-бытовых стоков весьма велика. Основным недостатком биологической очистки является ее малая пригодность для обезвреживания многих промышленных стоков (в частности, стоков анилино-красочной промышленности, стоков, содержащих соли тяжелых металлов и др.), а также стоков с биогенными веществами — фосфатами и нитратами. Поэтому в последние годы все большее внимание уделяется созданию и внедрению эффективных физико-химических методов очистки (дистилляция, вымораживание, обратный осмос и др.).



Стоимость очистки сточных вод многократно возрастает по мере повышения степени очистки и при переходе от биологического к физико-химическим методам очистки.

В настоящее время наиболее прогрессивной, особенно в крупных городах и городских агломерациях, считается локальная физико-химическая очистка промышленных стоков, совместная их биохимическая очистка с хозяйственно-бытовыми стоками и повторное использование очищенных сточных вод для различных нужд. Процесс физико-химической очистки сточных вод требует электроэнергии, воздуха, реагентов, активированных углей, смол. В этих условиях малые очистные сооружения неэффективны и поэтому во многих странах строятся крупные очистные станции регионального типа.

Важным направлением совершенствования водного хозяйства в промышленности является использование в качестве одного из источников технической воды городских коммунально-бытовых сточных вод. Этим решаются сразу две задачи – сокращается водозабор для нужд промышленности и снижаются объемы водоотведения коммунального хозяйства в естественные водоемы и водотоки.

В России эксплуатируются системы промышленного водоснабжения с использованием городских сточных вод в Москве, Челябинске, Липецке, других городах. Эти воды используют для подпитки охлаждающих систем оборотного водоснабжения, в некоторых технологических процессах. В настоящее время разрабатываются проекты перевода на эту систему нескольких нефтеперерабатывающих, нефтехимических, азотнотуковых и других заводов.

Охрана подземных вод может осуществляться пассивными и активными мерами. К пассивным относятся наиболее важные профилактические мероприятия: размещение городских свалок и других опасных в санитарном отношении объектов в районах с соответствующей гидрогеологической и геологической ситуацией, контроль за использованием химических удобрений, эксплуатацией свалок и т.д. К активным мероприятиям, прежде всего, следует отнести сооружение защитных устройств - канав для сбора сточных вод вдоль границ зоны охраны подземных водоисточников, бетонных или глиняных замков на путях распространения сильно загрязненных стоков и т.п.

Перспективные методы охраны водоемов. Кроме основных методов очистки сточных вод, нашедших широкое применение в современной практике, в экспериментальном порядке ведутся работы по внедрению принципиально новых приемов охраны водных ресурсов. Так, открыты культуры микроорганизмов, уничтожающих углеводородные загрязнения. Освоение этого микробиологического метода очистки воды внушает известный оптимизм в отношении загрязнения вод рек и морей нефтепродуктами. В ряде мест практикуется продувка особенно загрязненных участков рек кислородом, что значительно снижает биологическую потребность в кислороде (БПК). Разработаны теоретические схемы управления водными ресурсами, основанные на комплексе взаимодействующих мероприятий – нагрева нижних слоев воды для лучшего перемешивания, устройства очистных станций, гидротехнических сооружений и т.д. Оптимальная комбинация всех этих технических приемов может совершенствоваться и варьироваться в соответствии с сезоном, погодами, гидрологическим регионом и т.д.

Если говорить о более отдаленном времени, то будущее, конечно, не за очистными сооружениями, по крайней мере, в сфере производства. И дело не только в том, что строительство очистных сооружений чрезвычайно дорого (до 20-30% от стоимости промышленного комплекса в целом). Главный недостаток любой системы очистки в том, что она непроизводительна, она ничего не производит, а лишь возвращает природе то, что было у нее взято. Иное дело системы реутилизации, оборотное водоснабжение, безотходная технология, переходу к которой способствует совершенствование технологических циклов. Например, если на Ново-Ярославском нефтеперерабатывающем заводе (проект 1957 г.) для переработки 1т нефти расход воды составлял 8 м3, то при проектировании Ачинского комбината с более совершенной технологией расходы воды на единицу продукции удалось сократить до 0,12 м3.

Главным в перестройке технологических процессов на малоотходный режим является максимальное сокращение водопотребления и сброса промышленных стоков или содержащихся в них загрязнений в водоем. Методы удаления из стоков примесей могут быть весьма различны: термический (выпаривание) - применяется в нефтехимической и химической промышленности, огневого обезвреживания (в химической промышленности), при котором сточные воды в распыленном состоянии вводятся в горелки, в результате чего происходит испарение минеральных веществ, некоторые другие. Все эти методы требуют очень больших затрат энергии и наилучшим образом могут быть реализованы на базе вторичных энергетических ресурсов, которыми располагают черная металлургия, энергетика и другие отрасли.







Сейчас читают про: