Охрана гидросферы

Охрана гидросферы тесно связана с охраной атмосферы и литосферы, так как загрязнения, попадающие в атмосферу Земли и литосферу, могут попадать и в гидросферу Земли за счет растворения или механического смешивания, происходящего при перемещении водных масс в процессе круговорота природных вод.

Вода — важнейший жидкий минерал Земли (Ферсман А. Е.).

Ее использование с каждым годом возрастает во все большей степени. Так, в 2000 г. ее потребление достигло 7000 км3. При этом для потребления необходима экологически чистая вода. Воду применяют в сельском хозяйстве, жилищно-коммунальной сфере и в промышленности. Промышленность потребляет около 32% воды, используемой человеком на нужды жизнедеятельности и производства. В промышленности вода является и реагентом, и средой для протекания химических превращений, и теплоносителем, и средством транспортировки сырья, продукции и отходов. Поэтому воды, использованные в промышленности, в большинстве своем загрязняются различными газообразными, жидкими, твердыми веществами и становятся сточными.

Сточными называют воды, поступающие в природную окружающую среду после их использования в производственной или бытовой сферах деятельности человека. К сожалению, одним из способов снижения токсичности вод, использованных в промышленности, сельском хозяйстве и жилищно-коммунальной сфере, является разбавление сточных вод. Разбавление не снижает загрязнения природной окружающей среды, а лишь частично рассеивает загрязняющие примеси, уменьшая их местную концентрацию, которая может локально самопроизвольно увеличиваться и приводить к серьезным нарушениям природных процессов, в том числе и экологических. Однако разбавление сточных вод широко применяется в промышленности. На это тратится огромное количество природной воды, например при разбавлении стоков производства полиэтилена необходимо разбавление производственных вод в 30 раз, а в производстве синтетических волокон — в 200 раз.

В процессе хозяйственной деятельности человека постоянно образуются сточные воды, которые имеют различную классификацию. По условиям возникновения их разделяют на бытовые, промышленные, паводковые, ливневые. Существуют классификации по другим признакам — по концентрации загрязняющих компонентов и т. д.

Для сточных вод, как и для газов, существует два глобальных направления природоохранных мероприятий: очистка сточных вод и создание замкнутых водооборотных циклов. Эти два направления не изолированы друг от друга, а оптимально сочетаются.

Краткая характеристика способов водоочистки

Водоочистка от загрязняющих примесей представляет собой удаление механических, биологических и химических загрязнителей из воды различными способами. Характер водоочистки зависит от того, какая задача поставлена перед этим процессом. Так, для получения питьевой воды необходима ее очистка не только от механических примесей, но и от микробов и нежелательных растворенных химических соединений, в то время как для получения технически чистой воды ее нужно освободить от примесей, загрязняющих среду обитания, и тех веществ, которые нежелательны в данном производстве. Особые задачи стоят и при очистке промышленных сточных вод — в этом случае необходимо выделить из них вещества, загрязняющие гидросферу, которые являются отходами производства, а также уловить те вещества, которые могут быть использованы в данном производстве, и утилизировать их.

Различают механическую, химическую, физико-химическую, биохимическую и биологическую очистку сточных вод.

Механическая очистка сточных вод является обязательной составной частью водоочистки и предваряет другие методы очистки. Благодаря ей из вод удаляются нерастворимые примеси, в том числе и те, которые находятся в коллоидном состоянии. Перед механической очисткой в сточные воды добавляют коагулянты (вещества, вызывающие укрупнение коллоидных частиц) и флокулянты (вещества, способствующие процессам флотации, т. е. выделению частиц из смеси за счет сил отталкивания от растворителя с последующим укрупнением). В качестве флокулянтов используют полиэтиленамин и некоторые другие высокомолекулярные вещества, а как коагулянты — сульфаты алюминия, железа(III) и др. При выделении укрупненных частиц нерастворимых веществ применяют процессы фильтрования (на различных фильтрах и электрофильтрах), отстаивания (в отстойниках) и центрифугирования (на гидроциклонах и центрифугах — здесь используют действие центробежных сил).

Химическая очистка основана на том, что растворимые примеси вступают в реакции с осадителями или веществами иного действия (окислителями, восстановителями), при этом образуются или нерастворимые вещества, которые потом удаляются механически, или нетоксичные вещества, не приносящие ущерба природе. В качестве осадителей и нейтрализаторов широко применяют известняк, известковое молоко (суспензия гидроксида кальция) и другие щелочи, окисление активным хлором, кислородом или озоном и т. д. Однако необходимо отметить, что окисление хлором хоть и эффективно, но с экологической точки зрения небезопасно из-за образования экологически опасных хлорорганических соединений.

Физико-химические методы основаны на физико-химических процессах, ионном обмене, на протекании химических процессов под воздействием физических явлений (электролиз, электрокоагуляция и др.). Наиболее эффективными с экологической точки зрения являются процессы полного удаления примесей из сточных вод (например, полное обессоливание при использовании ионообменных смол, содержащих ионы водорода и гидроксид-ионы (ОН). При использовании физико-химических методов удаляются стойко-эмульгированные и суспензированные примеси, а также коллоидные и растворенные вещества: Однако эти методы очень дороги и используются в специальных случаях.

Биохимические и биологические методы основаны на том, что некоторые микроорганизмы способны использовать загрязняющие вещества как пищу, усвоив которую они очищают сточные воды от таких примесей (это применяется, как правило, для очистки сточных вод от органических и биологических примесей). Различают аэробные и анаэробные разновидности данных методов. Их реализуют в аэротенках и биофильтрах (аэробные методы), либо в особых отстойниках. В результате применения биохимических методов образуется активный ил, который подвергается определенным методам обработки (обезвоживание, уплотнение, термическая обработка и др.), после чего его утилизируют либо в сельском хозяйстве, либо в строительстве.

Биохимические и физико-химические методы, связанные с полным удалением примесей, являются наиболее перспективными, несмотря на их дороговизну и трудности реализации.

Существуют сточные воды, которые нельзя очистить указанными выше методами (их около 3% от остальных сточных вод). Такие воды подвергают термическому обезвреживанию или закачивают в глубокие горизонты (последнее крайне опасно с экологической точки зрения и требует искоренения).

Для конкретного производства используют такие методы, которые позволяют получить воды, соответствующие санитарно-гигиеническим требованиям. Как правило, эти методы применяют в комплексе для получения наиболее положительных результатов.

Краткая характеристика замкнутых водооборотных циклов как наиболее эффективного метода охраны гидросферы

Замкнутые водооборотные циклы предполагают такое использование природных вод, при котором вода закачивается в систему один раз, а потом отработанные воды возвращаются в производственный цикл либо после очистки, либо без нее. Использованная вода может дополняться природной водой из-за потерь в процессе производства. Положительной стороной такого водопотребления является практически полное прекращение образования сточных вод и их попадания в гидросферу.

Применение водооборотного водоснабжения позволяет в 10-50 раз уменьшить потребление природной воды. Оборотную воду можно использовать и как теплоноситель, и как охлаждающий агент, что повышает эффективность производства.

В процессе водооборотного водоснабжения возможно загрязнение ее биологическими примесями, что приводит к процессам обрастания. С этой целью воды подвергаются биоочистке и частично заменяются природными водами из внешней среды.

Для снижения водопотребления на различных предприятиях используют следующие мероприятия:

1) внедрение процессов, не требующих воды;

2) совершенствование процессов и оборудования, способствующих снижению расхода воды;

3) внедрение энерготехнологических агрегатов, использующих тепло химических процессов и не требующих использования воды в качестве теплоносителя;

4) замена воды воздухом в качестве теплоносителя.

Перечисленные методы способствуют охране природных вод от их загрязнения промышленными и бытовыми сточными водами. Как указывалось выше, очистка газов способствует предотвращению загрязнения гидросферы загрязнителями из атмосферы. Однако существуют и другие источники загрязнения — в частности сельское хозяйство (животноводство и земледелие), а также водный транспорт. Большую опасность в загрязнении вод Мирового океана представляют кораблекрушения и аварии при транспортировке различных материалов (нефти, угля, продовольствия, различного сырья). Природоохранные мероприятия в этих сферах деятельности человека состоят в строгом соблюдении правил перевозок, в выработке у персонала правильного с позиций природосообразности экологического сознания, в участии каждого человека в деятельности, способствующей минимальному загрязнению природной среды, в том числе и гидросферы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.