Проблема стічних вод

Неочищені або недостатньо очищені стічні води, потрапляючи у природні водойми, призводять до зміни фізичного і хімічного складу їхніх вод, забруднюють їх. Усі природні водойми мають здатність до самоочищення.

Самоочищення – це розбавлення стічних вод, випадіння в осади твердих забруднювачів, хімічні й інші природні процеси, що призводять до видалення з водойми забруднювачів і сприяють поверненню води до її первісного стану.

Проте здатність водойми до самоочищення має свої межі. Велика кількість забруднених вод, наявність в них токсичних для водних біоценозів речовин й інші причини обмежують здатність водойми до самоочищення. Нині річки, озера і інші водойми самотужки вже не можуть подолати дедалі зростаюче антропогенне навантаження.

Нормування якості води в нашій країні здійснюється за відповідними правилами й нормативними актами. У прийнятому Верховною Радою України Законі про охорону навколишнього природного середовища є спеціальний розділ щодо охорони водного середовища. В ньому викладено вимоги до складу і властивостей води для різних потреб народного господарства, підкреслюються принципи обов'язковості захисту всіх водокористувачів і водоспоживачів. Окремо наголошується на забороні скидання у водойми стічних вод, що містять цінні відходи, сировину, які можуть бути вилучені шляхом раціональної технології. В додатках до Закону наводяться ГДК різних забруднювачів води. Законом передбачена адміністративна й карна відповідальність за порушення правил користування водоймами, забруднення їх понад встановлені норми тощо.

Скорочення обсягів скидів забруднень у водойми й перехід підприємств до роботи за схемою замкнутого циклу водокористування є головним напрямом захисту водного середовища в промисло­вості. За такою схемою водокористування промислове підприємство після очищення власних стічних вод повторно використовує їх у технологічному циклі, й забруднені стічні води взагалі не потрапляють у природні водойми.

Розробка нових прогресивних технологій дозволить різко скоротити потреби в воді, а інколи і зовсім відмовитися від неї. Наприклад, на деяких ТЕС за кордоном замість водяного охолодження агрегатів використовується повітряне, що звело теплове забруднення водойм до нуля.

У сільському господарстві, яке є основним споживачем води, слід запровадити сувору економію води, раціональне її використання. Так, заміна поверхневого поливу на зрошуваних землях більш раціональними методами (дощуванням, крапельним поливом і т.д.), дозволяє одержувати ті ж врожаї за витрат води в 5‑7 раз менших. Економія на облицюванні каналів спричинює до значно більших втрат – втрат води, виведеної з сівообороту великих площ землі.

Зменшенню кількості пестицидів, фосфатів, нітратів у водоймах сприяє часткова заміна хімізації сільського господарства біологічними методами боротьби зі шкідниками і хворобами рослин, чітке дотримання сівооборотів, введення нових, більш продуктивних і стійких до хвороб і шкідників сортів культур.

Очищення стічних вод – це руйнування або видалення з них забруднюючих домішок і знищення в них хвороботворних мікробів. Нині використовується два основних методи очищення стічних вод: очищення в штучних умовах (на спеціально створених спорудах, установках) та очищення в природних умовах (на полях зрошення, фільтрації, біологічних ставках тощо). Останнім часом дедалі частіше застосовують комбінацію цих двох методів. Всі методи очищення поділяють на три основні групи: 1) механічні й механохімічні; 2) хімічні й фізико-хімічні; 3) біологічні.

Механічне очищення полягає у видаленні із стічних вод непрозорих речовин (піску, намулу, глини), а також жирів, нафтопродуктів, смол тощо. Для цього використовують решітки, пісколовки, сита, відстійники, а також спеціальні фільтри і центрифуги. Сучасними передовими методами на кращих закордонних установках із води таким чином видаляється до 95% твердих нерозчинних домішок. Відстоювання використовують для вилучення зі стічних вод завислих грубо дисперсних домішок (глинистих часточок). Для цього використовують відстійники різних конструкцій: вертикальні, горизонтальні та радіальні. У тих же цілях використовують безперервно діючі центрифуги та гідроциклони. Спливанням очищають стічні води від нафтопродуктів у нафтовловлювачах, від жиру – в жировловлювачах. Фільтруванням називають процес розділення неоднорідних систем (суспензій) за допомогою пористих перегородок та шарів, які затримують одну (як правило, тверду фазу) та пропускають рідку. Існує дуже велике різноманіття фільтрів (повільні–швидкі–надшвидкі; дрібнозернисті–крупнозернисті; одно- та багато-шарові і т.д.) та способів фільтрування. Оскільки по різні боки фільтру створюється різниця тиску, під дією якої рідина транспортується через фільтр, то його пори постійно засмічуються і фільтр потрібно замінювати. Особливо це стосується дрібнодисперсних домішок.

Хімічне очищення стічних вод відбувається після їх механічного очищення. Цей спосіб передбачає внесення в забруднену різними сполуками воду спеціальних речовин-реагентів, які, вступаючи в реакцію з забруднювачами, утворюють нешкідливі сполуки або нерозчинні речовини, що випадають в осад і видаляються. Хімічні методи очищення дуже часто доповнюють фізико-хімічними, такими як випарювання, екстракція, нейтралізація, поглинання домішок спеціальними речовинами-сорбентами тощо.

Флотація ґрунтується на різній змочуваності мінералів (домішок) водою. Суть процесу полягає в специфічній взаємодії завислих речовин з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря з наступним утворенням на поверхні води шару піни з вилученими домішками. Флотацією очищають стічні води від твердих завислих речовин, нафтопродуктів, масел та інших емульсованих речовин, а також від окремих іонів.

Коагуляцію застосовують для видалення зі стічних вод найдрібніших колоїднодисперсних глинистих часточок, білкових речовин та інших високомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють шляхом введення в очищувачу воду незначної кількості електролітів – Al₂(SO₄)₃, FeSO₄ та деяких інших сполук, які називають коагулянтами. Фізико-хімічна суть цього процесу в спрощеному вигляді полягає в тому, що коагулянт, гідролізуючись, утворює позитивно заряджені аквагідроксокомплекси алюмінію і заліза, які адсорбуються на поверхні від’ємно заряджених колоїдних домішок і нейтралізують їх заряд. В результаті збільшення розмірів частинок під час адсорбції вони осідають у відстійниках під дією сил гравітації. Одночасно йде процес адсорбції на поверхні осаду домішок органічних забарвлених речовин, внаслідок чого вода знебарвлюється.

Адсорбцію застосовують переважно для видалення з води органічних сполук. Молекулярно-розчинені домішки органічних речовин адсорбуються на активованому вугіллі, яке крім речовин, що погіршують смак і запах води, сорбує також гербіциди, інсектициди, віруси тощо. Відпрацьоване активоване вугілля регенерують відгонкою адсорбованих домішок парою, якщо вони використовуються, або деструктивною регенерацією, якщо адсорбовані домішки знешкоджуються.

Процес дифузії крізь пористу перегородку під дією градієнта концентрації солі з розчину з більшою в розчин з меншою концентрацією називають діалізом. Щоб здійснити перенесення іонів з менш концентрованого в більш концентрований розчин, тобто проти градієнта концентрації, потрібно прикласти різницю потенціалів. Електродіаліз – це перенесення іонів електроліту крізь селективні іонообмінні мембрани під дією постійного електричного струму. Швидкість перенесення визначається силою електричного струму.

Видалення фенолів та інших органічних сполук із стічних вод здійснюється за допомогою екстракції. Екстракція ґрунтується на неоднаковому розподілі компонентів розчину між двома фазами, які утворюються при застосуванні органічної речовини – екстрагента (триетиламін, діетилметиламін, дипропіламін та ін.).

Біологічний метод застосовується для очищення вод, оброблених механічними і хімічними шляхами. Цей спосіб полягає у використанні природних або штучних водойм, у яких розводять спеціальні мікроорганізми, що харчуються органічними домішками, наявними в стічних водах (органічними кислотами, білками, вуглеводами, фенолами тощо), розкладаючи їх на прості нешкідливі сполуки (воду, вуглекислий газ, мінеральні солі). Біологічне аеробне очищення здійснюють в біофільрах, аеротенках, на зрошувальних полях та в біологічних ставках. Біофільтри будують у вигляді залізобетонних резервуарів діаметром до 30 м і заввишки: низькі – 1,5–2 м, високі – 2–4 м і баштові – 10–20 м. На дірчасте днище резервуара накладають щебінь, гальку, керамзит або гранчасті блоки з пластмаси. На поверхні укладених матеріалів поселяють мікроорганізми, які живляться органічними домішками стічних вод. Мікроорганізми перетворюють органічні речовини на неорганічні (переважно на вуглекислий газ та воду або метан, аміак та ін.). Біофільтри доцільно застосовувати в районах з теплим кліматом для стічних вод з БСК не більш як 400–500 мг О₂/л.

Особливо токсичні стічні води хімічних підприємств взагалі не можна очистити сучасними методами, їх доводиться захороняти, закачуючи у підземні сховища. Таким чином створюються небезпечні об'єкти, бо завжди існує загроза прориву таких вод у підземні водоносні горизонти. В деяких країнах світу води, які не можна очистити, випарюють у відстійниках, різко зменшуючи об'єм і масу відходів, які підлягають захороненню.

Ніякими сучасними методами очистити стічні води на 100% не вдається, бо після певної межі затрати на кожний додатковий відсоток очищення зростають по експоненті. Тому звичайно чинять так: очищають воду до певної економічно обґрунтованої межі, потім розбавляють її чистою природною водою так, щоб вміст домішок у суміші не перевищував ГДК, і скидають у водойму або використовують.

Охорона підземних вод України.

Підземні води України мають не менше значення для забезпечення водою населення, ніж води поверхневого стоку. Досить зазначити, що близько 70% населених міст і селищ міського типу користується водою з підземних водоносних горизонтів, а сільське населення майже на 100% задовольняє свої потреби за рахунок ґрунтових вод (колодязі) чи глибших водоносних горизонтів (свердловини).

Підземні води поширені по всій території України. Тут виділяють сім основних гідрогеологічних районів: Львівсько-Волинський, Дніпровське-Донецький і Причорноморський артезіанські басейни, Карпати, Донбас, Крим і Український кристалічний щит (центральні райони республіки). Проте запаси підземних вод розподілені по Україні вкрай нерівномірно.

У деяких промислових регіонах України, таких як Донбас, Кривбас, робота гірнорудничої промисловості (шахт, кар'єрів) негативно позначилася на запасах підземних вод. Інтенсивні багаторічні відкачки води з цих об'єктів призвели до значного зниження рівня підземних вод. Так, поблизу деяких великих криворізьких кар'єрів утворилися депресійні воронки, в межах яких рівень підземних вод впав на 300 м нижче земної поверхні, а з деяких водоносних горизонтів вода зникла повністю.

Якісний стан підземних вод України в цілому кращий, ніж поверхневого стоку, хоча місцями теж спостерігається забруднення вод деяких горизонтів стоками промислових підприємств, великих тваринницьких комплексів тощо. Це переважно хімічне забруднення. У Дніпровсько-Донецькій западині мало місце також забруднення прісних підземних вод мінералізованими (за рахунок неякісного цементування нафтових свердловин), коли вода одних підземних горизонтів змішувалась з водою інших (перетоки).

Підземні води не лише вичерпуються і забруднюються, але і нераціонально використовуються. Діючим законодавством заборонено вживання прісних підземних вод не для пиття, однак у 30 містах України більше половини загальної кількості підземних вод все ще використовуються для технічних потреб.

Дата добавления: 2014-01-11