Загрязнение природных вод и способы их очистки
ART 970482
Авторы:
А.
В. Береснев, В.
В. Котлярова
А.
В. Береснев, В.
В. Котлярова Библиографическое описание статьи для цитирования:
Береснев
А.
В.,
Котлярова
В.
В. Загрязнение природных вод и способы их очистки // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
776–780. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970482.htm.
Аннотация. В работе рассмотрены проблемы загрязнения природных вод промышленными предприятиями, предприятиями теплоэнергетики, а также антропогенное вмешательство, вызывающее ухудшение качества воды, влияющее на здоровье человека, что является проблемой, имеющей приоритетное социально-экономическое значение.
Ключевые слова:
флотация, эвтрофикация, экстракция, аэротенк, экологическое загрязнение, экологическая проблема, очистка воды, виды загрязняющих веществ, эстрагент, коагуляция, биофильтр
Текст статьи
Котлярова Виктория Валентиновна,доктор философских наук, профессор,Донской государственный технический университет (филиал) ДГТУ в г.Шахты Ростовской областиBiktoria66@mail.ru
Береснев Алексей Васильевич, студент, Донской государственный технический университет (филиал) ДГТУ в г.Шахты Ростовской областиlebedev.199718@mail.ru
Загрязнение природных вод и способы их очистки
Аннотация. В работе рассмотрены проблемы загрязнения природных вод промышленными предприятиями, предприятиями теплоэнергетики, а также антропогенное вмешательство, вызывающее ухудшение качества воды, влияющее на здоровье человека, что является проблемой, имеющей приоритетное социальноэкономическое значение.Ключевые слова:экологическое загрязнение, экологическая проблема, очистка воды, виды загрязняющих веществ, эстрагент, эвтрофикация, аэротенк, коагуляция, флотация, биофильтр, экстракция.
Вода главная составляющая массы тела всех живых организмов: в организме человека она занимает около 75%, в растительном организме —до 95%. обмен веществ одна из важнейших физиологических функций организма, который с свою очередь не может обойтись без воды, что угрожает многим важным процессам организма.Вмировом океане, который занимает 70% поверхности земного шара, находится основной запас воды. С древних времен человек использует для своих нужд как поверхностные воды(реки, озера), так и подземные воды, строя для их добычи колодцы и скважины. В мировом океане, находится около 2% пресной воды. В данный момент актуальность проблемы недостатка пресных воднабирает обороты, люди же в свою очередьстараются защитить пресные водоемы от загрязнения.
Главной причиной современного загрязнения природных вод является антропогенное загрязнение.
Вопервых, как в воде, так и воздухе,протекают процессы самоочистки. Регулярность полной самоочистки мирового океана составляет около 2500 лет, грунтовых вод1400 лет, озер18 лет, рек15 дней. В атмосфере периодичность очистки сравнительно мала, около 10 дней.
Вовторых,более разнообразные загрязнители водоемов:Сток вод с промышленных предприятий;Стоки с полей и сельскохозяйственных угодий;Выпадение загрязненных осадков на водоемы;Стокис городов и населенных пунктов;
Втретьих, в воде, как растворителе, повышается глубина химических реакций. Получившиеся новые соединения, еще более вредные чем первые.Общая масса загрязняющих веществ в гидросфере равна 15 млрд. тонн в год. Загрязнение водыэто снижение ее функций в результате увеличения концентрации вредных веществ.
Существуют три основных вида загрязнений:
1. Химическое загрязнение.
Опасным загрязнителем этого вида являютсясоли тяжелых металлов(ртути, свинца, железа, меди). Загрязнение ртутью, вредит продукции морских экосистем, нарушает развитие фитопланктона. Другими загрязняющими веществами являются нефть и нефтепродукты. Загрязнение ими мирового океана превышает 10 млн. тон в год. Тонна нефти покрывает масляной пленкой до 12 кв. км воды. Нефтью пораженапятая часть мирового океана. Если размер нефтяного пятна превышает 10 кв. м , то он приводит к смерти живых организмов, птиц и млекопитающих, мешает фотосинтезу и газообмену между атмосферой и гидросферой. Еще одним видом химического загрязнения является эвтрофикация водоемов, то есть высокое содержание в них фосфатов и нитратов. Это приводит к перенасыщению водоемов удобрениями и возникновению в них интенсивного роста микроорганизмовводорослей. Размножающиеся водоросли поглощают из воды большие объемы кислорода, растения и животные не могут существовать в такой среде и погибают, образовывая микроорганизмы которые способны разлагать растительные и животные ткани, в результатом происходит загнивание водоема превращение его в болото.
Органическое загрязнение наличие в сточных водах веществ органического происхождения, губительно влияют на водоемы. Оседая на дно, они могут задерживать или прекращатьжизнедеятельность микроорганизмов очищающих воду. При гниении остатков образуются отравляющие вещества, которые загрязняют всю воду в водоеме. Также наличие органических остатков мешает проникновению света в глубь воды, замедляя процесс фотосинтеза.
2. Биологическое загрязнение.
Это загрязнение, связанное с сбросом в воды водоемов веществ органического происхождения со способностью брожения. Это могут быть городские и промышленные сточные воды, в состав которых входят пищевые продукты и фекалии, сточные воды целлюлознобумажных заводов, сточные воды сахарных заводов. Большое количество биогенного вещества даютсельскохозяйственные комплексы. К примеру, 1 сельскохозяйственный комплекс до откорма 10 тысяч голов крупного рогатого скота дает такое же количество сточных вод, что и город с 100 тысячным населением. Вовремя половодья и ливневых дождей с таких комплексов, в водные объекты, смываются огромные объемы почв, минеральных удобрений и органики. Эвтрофикация является следствием без мерно большого обогащения биогенами водных масс, т.е стремительному повышению биопродуктивности. Начинается массированное размножение фитопланктона, в первую очередь примитивных синезеленых водорослей. "Цветение" воды и погибание масс водорослей становится причиной вторичного загрязнения. Впоследствии водоем медленно загнивает изза расходования всех запасов кислорода. Отсюда следует, что антропогенная эвтрофикация вызвана не ядовитыми загрязнениями, а тем что люди всегда считали безопаснымпочвой и органическими удобрениями. Что нарушает равновесие в экосистеме. Биологическое загрязнение служит причиной сильному бактериологическомузаражению воды. С загрязнениями этого вида связан рад проблем в сфере общественной гигиены(гепатит, холера, кишечные инфекции).
3.Физическое загрязнение.
Одним из видов физического загрязнения является сброс в водоемы нерастворенных веществ, таких как глина, отходы при разработке шахт и карьеров. Осевшая на дно, глинистая тонкодисперсная субстанция может уничтожить выметанную рыбью икру.Следующим видом загрязнения выступает охота. Применение патронов, дроби (сплав свинца и сурьмы) несет за собой загрязнение окружающей среды и водоемов в частности. Подсчитано, что если 2 миллиона охотников выстрелят хоть раз, то они выпустят 32 тонны свинца. Свинец является тяжелым металлом способным к накоплению как в водоемах, так и в организмах его обитателей. Попадание свинца в зоб уток, вызывает у них сатурнизм. К данному типу относится также и тепловое загрязнение. Теплая вода от ТЭЦ поступает в водоем и приводит к повышению его температуры. Как известно из химии, при повышении температуры воды, растворимость в ней газа убывает, что приводит к снижению кислорода в воде. Ухудшаются функции дыхания биоценозов, нарушается равновесие. Стремительно размножаются болезнетворные вирусы и микроорганизмы (яйца аскарид).
Таким образом, пути и источники загрязнения водоемов разнообразны и масштабны. В конечном итоге, на данный момент, загрязнены почти все реки мира и большая часть озер.
Способы очистки воды.
Существуют различные способы очистки воды:химическийфизикохимическиймеханическийбиологическийИсходя из уровня вредности и характера загрязнения, очистка воды производится какимнибудь одним методом или их комплексом.
1.К химическому способуочистки принадлежит нейтрализация и окисление. Впервом для нейтрализации щелочей и кислот в воду внедряют определенные реагенты(кальцинированную соль, аммиак, известь), во втором вводят различные окислители. Спомощью которых вода избавляется оттоксичных и других элементов.
2.Кфизикохимической очисткеотносится:
Коагуляция состоит в введении в воду коагулянтов(солей аммония, меди, железа), для формирования хлопьевидного осадка, который легко удаляется.
Флотациязаключающаяся в пропуске через воду воздуха. При движении вверх газовые пузырьки захватывают ПАВ, нефть, масла и другие загрязнения и формируют на плоскости воды пену.
Экстракцияэтот метод характерен использованием экстрагентов. Экстрагентэто несмешиваемая с водой жидкость, которая намного лучше растворяет в себе загрязнители. Весь процесс происходит так: воду которую нужно очистить и экстрагент перемешиваются, чтобы развить большую поверхность контакта фаз, после этого в них начинается перераспределение загрязняющих элементов, основная часть которых переходит в экстрагент, в конце два вещества разделяют. Такой метод применяется для удаления органических соединений, таких как фенолы.
2. Механическая очисткаиспользуется при очистке воды от крупных твердообразных загрязнений. Этот метод выступает как стадия грубой очистки, чтобы снизить нагрузку на следующие стадии очистки. недостатком является малая производительность метода.
Процеживаниепредставляет пропуск воды через решетки и сита, на которых происходит удержание загрязнителей значительного размера. Его функцияубрать из очищаемый воды крупные загрязнители, чтобы снизить нагрузку на очистные сооружения, которые могут прийти в негодность изза больших механических включений.
Фильтрациябазируется на прохождении воды через пористый, фильтрующий материал. По своей функции фильтрация похожа на процеживание, но с помощью неё можно проводить и тонкую очистку.
3. Биологическая очисткаметоды данной группы основаны на применении живых организмов. Биологическая очистка наиболее передовая и перспективная тенденция в очистке вод. Для работы метода необходимо использование бактерий , грибов и водорослей. Одним из удобных качеств данного способа очистки является подбор организмов для очистки вод заданного химического состава.
Биологическая очистка может проводиться в следующих условиях:Биологические пруды;Поляфильтрации;Биофильтры;Аэротенки;
Биологический прудводоем, с наличием естественной аэрации, в котором находятся микрооргагизмы активного ила.
Поле фильтрацииучасток почвы ( глина, песок, торф), через который проводится фильтрация воды за счет нахождения в ней микроорганизмов. Такие сооружения неспособны очищать сильнозагрязненные воды.
Биофильтрэто установка, в которой слой загрузочного материала покрывается биопленкой из аэробных бактерий. Пропускаемая через этот слой вода фильтруется, избавляясь отзагрязнений.
Аэротенкпредставляет сложную установку, с искусственной аэрацией. в ней осуществляется очистка аэробными бактериями. Вода смешивается с илом и направляется в аэротенк. аэрация в аэротенке сопровождается насыщениемсреды кислородом, улучшаяпроцессы биоразложения загрязнений. Для большей эффективности процесса в аэротенк вместо атмосферного воздуха добавляется технический кислород.
Таким образом, защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рациональногоиспользования для нужд народного хозяйства одна из наиболее важных и актуальных проблем требующих безотлагательного решения.
Ссылки на источники1.Ильинский В. Г.,Аношин Е. А. Химическое загрязнение природных вод, № 7 /20112.Забегалова Г. Н., Паутова А. И.Химическое загрязнение окружающей среды, № 1 /20113.Коростелева А. В.Способ очистки сточных вод от фенолов, № 25 /20114.Ильин А. П, Милушкин В. М, Назаренко О. Б, Смирнова В. В. Разработка новых методов очистки воды от растворимых примесей тяжелых металлов, № 3/том 317/20105.Шамраев А. В., Шорина Т. С.Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды, № 6 /2009
Береснев Алексей Васильевич, студент, Донской государственный технический университет (филиал) ДГТУ в г.Шахты Ростовской областиlebedev.199718@mail.ru
Загрязнение природных вод и способы их очистки
Аннотация. В работе рассмотрены проблемы загрязнения природных вод промышленными предприятиями, предприятиями теплоэнергетики, а также антропогенное вмешательство, вызывающее ухудшение качества воды, влияющее на здоровье человека, что является проблемой, имеющей приоритетное социальноэкономическое значение.Ключевые слова:экологическое загрязнение, экологическая проблема, очистка воды, виды загрязняющих веществ, эстрагент, эвтрофикация, аэротенк, коагуляция, флотация, биофильтр, экстракция.
Вода главная составляющая массы тела всех живых организмов: в организме человека она занимает около 75%, в растительном организме —до 95%. обмен веществ одна из важнейших физиологических функций организма, который с свою очередь не может обойтись без воды, что угрожает многим важным процессам организма.Вмировом океане, который занимает 70% поверхности земного шара, находится основной запас воды. С древних времен человек использует для своих нужд как поверхностные воды(реки, озера), так и подземные воды, строя для их добычи колодцы и скважины. В мировом океане, находится около 2% пресной воды. В данный момент актуальность проблемы недостатка пресных воднабирает обороты, люди же в свою очередьстараются защитить пресные водоемы от загрязнения.
Главной причиной современного загрязнения природных вод является антропогенное загрязнение.
Вопервых, как в воде, так и воздухе,протекают процессы самоочистки. Регулярность полной самоочистки мирового океана составляет около 2500 лет, грунтовых вод1400 лет, озер18 лет, рек15 дней. В атмосфере периодичность очистки сравнительно мала, около 10 дней.
Вовторых,более разнообразные загрязнители водоемов:Сток вод с промышленных предприятий;Стоки с полей и сельскохозяйственных угодий;Выпадение загрязненных осадков на водоемы;Стокис городов и населенных пунктов;
Втретьих, в воде, как растворителе, повышается глубина химических реакций. Получившиеся новые соединения, еще более вредные чем первые.Общая масса загрязняющих веществ в гидросфере равна 15 млрд. тонн в год. Загрязнение водыэто снижение ее функций в результате увеличения концентрации вредных веществ.
Существуют три основных вида загрязнений:
1. Химическое загрязнение.
Опасным загрязнителем этого вида являютсясоли тяжелых металлов(ртути, свинца, железа, меди). Загрязнение ртутью, вредит продукции морских экосистем, нарушает развитие фитопланктона. Другими загрязняющими веществами являются нефть и нефтепродукты. Загрязнение ими мирового океана превышает 10 млн. тон в год. Тонна нефти покрывает масляной пленкой до 12 кв. км воды. Нефтью пораженапятая часть мирового океана. Если размер нефтяного пятна превышает 10 кв. м , то он приводит к смерти живых организмов, птиц и млекопитающих, мешает фотосинтезу и газообмену между атмосферой и гидросферой. Еще одним видом химического загрязнения является эвтрофикация водоемов, то есть высокое содержание в них фосфатов и нитратов. Это приводит к перенасыщению водоемов удобрениями и возникновению в них интенсивного роста микроорганизмовводорослей. Размножающиеся водоросли поглощают из воды большие объемы кислорода, растения и животные не могут существовать в такой среде и погибают, образовывая микроорганизмы которые способны разлагать растительные и животные ткани, в результатом происходит загнивание водоема превращение его в болото.
Органическое загрязнение наличие в сточных водах веществ органического происхождения, губительно влияют на водоемы. Оседая на дно, они могут задерживать или прекращатьжизнедеятельность микроорганизмов очищающих воду. При гниении остатков образуются отравляющие вещества, которые загрязняют всю воду в водоеме. Также наличие органических остатков мешает проникновению света в глубь воды, замедляя процесс фотосинтеза.
2. Биологическое загрязнение.
Это загрязнение, связанное с сбросом в воды водоемов веществ органического происхождения со способностью брожения. Это могут быть городские и промышленные сточные воды, в состав которых входят пищевые продукты и фекалии, сточные воды целлюлознобумажных заводов, сточные воды сахарных заводов. Большое количество биогенного вещества даютсельскохозяйственные комплексы. К примеру, 1 сельскохозяйственный комплекс до откорма 10 тысяч голов крупного рогатого скота дает такое же количество сточных вод, что и город с 100 тысячным населением. Вовремя половодья и ливневых дождей с таких комплексов, в водные объекты, смываются огромные объемы почв, минеральных удобрений и органики. Эвтрофикация является следствием без мерно большого обогащения биогенами водных масс, т.е стремительному повышению биопродуктивности. Начинается массированное размножение фитопланктона, в первую очередь примитивных синезеленых водорослей. "Цветение" воды и погибание масс водорослей становится причиной вторичного загрязнения. Впоследствии водоем медленно загнивает изза расходования всех запасов кислорода. Отсюда следует, что антропогенная эвтрофикация вызвана не ядовитыми загрязнениями, а тем что люди всегда считали безопаснымпочвой и органическими удобрениями. Что нарушает равновесие в экосистеме. Биологическое загрязнение служит причиной сильному бактериологическомузаражению воды. С загрязнениями этого вида связан рад проблем в сфере общественной гигиены(гепатит, холера, кишечные инфекции).
3.Физическое загрязнение.
Одним из видов физического загрязнения является сброс в водоемы нерастворенных веществ, таких как глина, отходы при разработке шахт и карьеров. Осевшая на дно, глинистая тонкодисперсная субстанция может уничтожить выметанную рыбью икру.Следующим видом загрязнения выступает охота. Применение патронов, дроби (сплав свинца и сурьмы) несет за собой загрязнение окружающей среды и водоемов в частности. Подсчитано, что если 2 миллиона охотников выстрелят хоть раз, то они выпустят 32 тонны свинца. Свинец является тяжелым металлом способным к накоплению как в водоемах, так и в организмах его обитателей. Попадание свинца в зоб уток, вызывает у них сатурнизм. К данному типу относится также и тепловое загрязнение. Теплая вода от ТЭЦ поступает в водоем и приводит к повышению его температуры. Как известно из химии, при повышении температуры воды, растворимость в ней газа убывает, что приводит к снижению кислорода в воде. Ухудшаются функции дыхания биоценозов, нарушается равновесие. Стремительно размножаются болезнетворные вирусы и микроорганизмы (яйца аскарид).
Таким образом, пути и источники загрязнения водоемов разнообразны и масштабны. В конечном итоге, на данный момент, загрязнены почти все реки мира и большая часть озер.
Способы очистки воды.
Существуют различные способы очистки воды:химическийфизикохимическиймеханическийбиологическийИсходя из уровня вредности и характера загрязнения, очистка воды производится какимнибудь одним методом или их комплексом.
1.К химическому способуочистки принадлежит нейтрализация и окисление. Впервом для нейтрализации щелочей и кислот в воду внедряют определенные реагенты(кальцинированную соль, аммиак, известь), во втором вводят различные окислители. Спомощью которых вода избавляется оттоксичных и других элементов.
2.Кфизикохимической очисткеотносится:
Коагуляция состоит в введении в воду коагулянтов(солей аммония, меди, железа), для формирования хлопьевидного осадка, который легко удаляется.
Флотациязаключающаяся в пропуске через воду воздуха. При движении вверх газовые пузырьки захватывают ПАВ, нефть, масла и другие загрязнения и формируют на плоскости воды пену.
Экстракцияэтот метод характерен использованием экстрагентов. Экстрагентэто несмешиваемая с водой жидкость, которая намного лучше растворяет в себе загрязнители. Весь процесс происходит так: воду которую нужно очистить и экстрагент перемешиваются, чтобы развить большую поверхность контакта фаз, после этого в них начинается перераспределение загрязняющих элементов, основная часть которых переходит в экстрагент, в конце два вещества разделяют. Такой метод применяется для удаления органических соединений, таких как фенолы.
2. Механическая очисткаиспользуется при очистке воды от крупных твердообразных загрязнений. Этот метод выступает как стадия грубой очистки, чтобы снизить нагрузку на следующие стадии очистки. недостатком является малая производительность метода.
Процеживаниепредставляет пропуск воды через решетки и сита, на которых происходит удержание загрязнителей значительного размера. Его функцияубрать из очищаемый воды крупные загрязнители, чтобы снизить нагрузку на очистные сооружения, которые могут прийти в негодность изза больших механических включений.
Фильтрациябазируется на прохождении воды через пористый, фильтрующий материал. По своей функции фильтрация похожа на процеживание, но с помощью неё можно проводить и тонкую очистку.
3. Биологическая очисткаметоды данной группы основаны на применении живых организмов. Биологическая очистка наиболее передовая и перспективная тенденция в очистке вод. Для работы метода необходимо использование бактерий , грибов и водорослей. Одним из удобных качеств данного способа очистки является подбор организмов для очистки вод заданного химического состава.
Биологическая очистка может проводиться в следующих условиях:Биологические пруды;Поляфильтрации;Биофильтры;Аэротенки;
Биологический прудводоем, с наличием естественной аэрации, в котором находятся микрооргагизмы активного ила.
Поле фильтрацииучасток почвы ( глина, песок, торф), через который проводится фильтрация воды за счет нахождения в ней микроорганизмов. Такие сооружения неспособны очищать сильнозагрязненные воды.
Биофильтрэто установка, в которой слой загрузочного материала покрывается биопленкой из аэробных бактерий. Пропускаемая через этот слой вода фильтруется, избавляясь отзагрязнений.
Аэротенкпредставляет сложную установку, с искусственной аэрацией. в ней осуществляется очистка аэробными бактериями. Вода смешивается с илом и направляется в аэротенк. аэрация в аэротенке сопровождается насыщениемсреды кислородом, улучшаяпроцессы биоразложения загрязнений. Для большей эффективности процесса в аэротенк вместо атмосферного воздуха добавляется технический кислород.
Таким образом, защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рациональногоиспользования для нужд народного хозяйства одна из наиболее важных и актуальных проблем требующих безотлагательного решения.
Ссылки на источники1.Ильинский В. Г.,Аношин Е. А. Химическое загрязнение природных вод, № 7 /20112.Забегалова Г. Н., Паутова А. И.Химическое загрязнение окружающей среды, № 1 /20113.Коростелева А. В.Способ очистки сточных вод от фенолов, № 25 /20114.Ильин А. П, Милушкин В. М, Назаренко О. Б, Смирнова В. В. Разработка новых методов очистки воды от растворимых примесей тяжелых металлов, № 3/том 317/20105.Шамраев А. В., Шорина Т. С.Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды, № 6 /2009
