Основные сведения о гидросфере

ЛЕКЦИЯ №16. Водные ресурсы и их охрана

Каталитические методы очистки.

Каталитический метод основан на превращении вредных компо­нентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные вешества в присутствии катализаторов. Иногда образующиеся продук­ты каталитического превращения остаются достаточно токсичными, однако они легко удаляются из системы в виде утилизируемых в даль­нейшем продуктов. Так, хорошо известен жидкофазный каталитичес­кий метод окисления диоксида серы, где в качестве катализатора ис­пользуются Fe²⁺ и Мn²⁺. Адсорбер, орошаемый водным раствором солей железа или марганца, поступает дымовой газ. Орошающий ра­створ поглощает из газа SО₂:

SO₂ + Н₂О = Н₂SO₃

Н₂SO₃ = Н⁺ + HSO₃^-

В присутствии солей Fe²⁺ и Мn²⁺.

HSO₃^- + O₂ = Н⁺ + SO₄^2-

При этом образуется 20%-ная серная кислота, содержащая ионы железа или марганца. Она может быть использована в сельском хозяйстве как мелиорант солонцов содового засоления.

Аналогичные газы, содержащие диоксид серы, можно окислять на твердофазных катализаторах (оксидах ванадия, железа, меди или хро­ма, либо полиоксидных катализаторах), предварительно подогрев газы до 400—500°С.

Образовавшийся триоксид серы SО₃ затем поглощается водой с получением серной кислоты.

Термический метод предусматривает высокотемпературное сжига­ние вредных примесей, которые содержатся в технологических вы­бросах. Его применяют для удаления, например, углеводородов, мо­нооксида углерода и др. Для осуществления дожигания (реакции окис­ления) необходимо поддержание высокой температуры очищаемого газа и наличие достаточного количества кислорода.

Гидросфера — это совокупность всех вод Земли: материко­вых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, ат­мосферных. Как особая водная оболочка Земли, здесь рассмат­риваются лишь воды, находящиеся на поверхности планеты,— материковые и океанические. В человеческом теле доля воды составляет 65%, при этом человеку необходимо 2,5 л воды в сутки.

Важнейшим веществом в биосфере является вода, без которой невозможна жизнь. Вода является жизненно необходимым, витальным (от лат. vita – жизнь) фактором в жизни любых организмов планеты от бактерии до человека, так как их внутренняя среда на 70–90 % процентов состоит из воды. Главная роль воды состоит в том, что она является средой жизни и источником водорода для жизненных процессов. Без воды невозможен процесс фотосинтеза, создающий первичное органическое вещество и кислород биосферы. Вода участвует в поддержании газового баланса и состава атмосферы, поглощая углекислый газ и другие вещества; служит регулятором климатических процессов глобального масштаба. Одним из главных свойств воды как компонента эколого-географической среды биосферы является ее незаменимость. Минерально-сырьевые ресурсы, используемые человеком, в своем большинстве взаимозаменяемы, а для воды нет альтернативы. Главным потребителем воды в биосфере является человечество и его деятельность.

Распределение водных масс в гидросфере Земли

Части гидросферы	Объем (в тыс. км^3)	% от общего объема
Мировой океан		94,2
Подземные воды, всего,		4,12
в т. ч. зоны активного водообмена		0,27
Ледники		1,65
Озера		0,016
Почвенная влага		0,005
Пары атмосферы		0,001
Речные воды	1,2	0,0001

Пресные воды гидросферы

Части гидросферы	Обьем пресной воды, км^3	% от общего объема пресной воды
Ледники
Подземные воды
Озера и водохранилища		0,6
Почвенная влага		0,3
Пары атмосферы		0,06
Речные воды		0,004

Около 70 % мирового водопотребления приходится на сельскохозяйственное производство, 13 % – на промышленное производство, 10 % – на коммунально-бытовое хозяйство, 7 % – на другие отрасли (рыбное хозяйство, судоходство, гидроэнергетику и др.). Водоемкость разных отраслей хозяйства не одинакова. Например, в сельском хозяйстве для получения 1 т пшеницы необходимо 1500 м³ чистой пресной воды, 1 т хлопка – 10000 м³ воды. За вегетационный период на 1 га кукурузы расходуется 3000 м³, капусты – 8000 м³, риса – 12000–20000 м³ воды. В промышленности на производство 1 т стали приходится 40 м³, нефти – 3 м³, бумаги – 900 м³, резины – 2300 м³ пресной воды. Ученые считают, что человеческому организму в среднем необходимо 2,5 литра воды в сутки, при этом один литр приходится на питьевую воду. При определенных условиях потребность в воде может возрастать до 4–5 литров в сутки, а в условиях жаркого климата – до 6 литров и более. Основные расходы воды в коммунально-бытовом хозяйстве связаны с санитарно-гигиеническими нуждами (250–300 л на человека в сутки).

Классификация сточных вод

Сточные воды предприятий по составу подразделяются на 3 вида:

— производственные — использованные или сопутствующие тех­нологическому процессу, которые в свою очередь можно разде­лить на загрязненные и нормативно чистые;

— бытовые — от санитарных узлов и пищеблоков, душевых уста­новок;

— атмосферные — дождевые, талые, к ним можно отнести и по­верхностные после полива территорий.

Характер загрязнения производственных сточных вод в основном определяется профилем предприятия, составом перерабатываемых материалов, сырья и видом выпускаемой продукции.

Все многообразие производственных сточных вод по характеру ос­новных загрязнений можно отнести к 3 группам:

— содержащие минеральные примеси (металлургия, машиностро­ение, производство строительных материалов, минеральных кислот, удобрений и т. д.);

— содержащие органические примеси (мясная, рыбная, консерв­ная, пищевая промышленность и т. д.);

— содержащие органоминеральные примеси (нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие, текстильные и др. предприятия).

Загрязненность сточных вод органическими веществами, как из­вестно, характеризуется тремя показателями: ВПК, ХПК, ООУ.

БПК — биохимическая потребность в кислороде — опосредованный показатель содержания органических веществ — характеризует необ­ходимое количество кислорода для микробного окисления биологи­чески окисленных органических веществ.

Различают БПК_полн, БПК₂₀,БПК_|0, БПК₅, соответственно обозна­чающие, сколько кислорода израсходовано на полное окисление орга­нических веществ в течение 20, 10 и 5 суток.

ХПК — химическая потребность в кислороде — также опосредован­ный показатель — характеризует необходимое количество кислорода для химического окисления всех органических веществ, а заодно и восстановленных неорганических (аммонийный азот, сульфиды, суль­фиты т. д.).

ООУ — общее содержание органического углерода, характеризует суммарную концентрацию органических веществ.

Если в одной и той же пробе определить эти характеристики, то они выстроятся в убывающий ряд: ХПК > ООУ > БПК.

Классификация способов очистки сточных вод

Дата добавления: 2014-01-04