Сохранение и восстановление водных ресурсов малых рек

Реки выносят в моря и океаны огромные массы загрязнений. Однако вода морей остается прозрачной и достаточно чистой благодаря водной растительности и многочисленным живым организмам (ракообразным, моллюскам и червям). Поселения этих организмов, расположенных на одном квадратном метре, фильтруют более 200 м3/сут воды, освобождая ее от загрязнений.

Очистка рек от донных отложений. Хозяйственное использование рек и водосборных площадей приводит к загрязнению и заилению речных русл. Речное русло содержит помимо воды твердые фракции ила.

Водный сток определяют грунтовые, снеговые и дождевые воды, твердые фракции — взвешенные наносы, появляющиеся в результате эрозии грунтов на водосборной площади, образовавшиеся в результате распашки значительных площадей, вырубки лесов, лесонасаждений, нарушения водоохранных зон и т. п. и выпадения органических веществ, образующихся в результате процессов самоочистки водоемов. Взвешенные вещества поступают в водоток также со сточными водами, поверхностным стоком с городских территорий, промышленных площадок, животноводческих комплексов и т. п. Водный сток определяет транспортирующую способность реки, которая способна перемещать потоком взвеси без осаждения и таким образом обеспечивать самоочищение. Нарушение транспортирующей способности водотока является причиной заиления речных русл. Сокращение расхода в реке на 25 % приводит к снижению транспортирующей способности потока в 2 раза.

Скорость течения зависит от расхода и уровня воды в реке. При использовании реки для судоходства или при создании гидротехнических сооружений увеличивается глубина и снижается скорость, а следовательно, падает транспортирующая способность. Это приводит к благоприятным условиям заиления водотока на значительном протяжении. В этом случае речной поток не в состоянии размывать донные отложения и обеспечивать самопромывку русла, что приводит к наносам, заилению и обмелению речного русла. Для поддержания русла в санитарном состоянии производят его очистку. Очистка рек от загрязненных донных отложений входит в систему водоохранных мероприятий. Необходимость в очистке русл устанавливается на данных натурных изысканий по выявлению мест скопления загрязнений.

Параметры процессов очистки русл устанавливаются с учетом физических особенностей загрязненных донных отложений, факторов размыва, транспорта и осаждения взвесей, а также гидравлического сопротивления речного русла. Технологическая схема работ по очистке русла включает технические решения и эксплуатационные мероприятия, предотвращающие повторное заиление и занесение наносами очищенных участков. В связи с большим объемом и высокой стоимостью работ предусматривают гидравлическое моделирование разрабатываемых мероприятий.

Качество воды водотока городской территории определяется с учетом загрязнений низовой границы населенного пункта.

Очистка русла от загрязненных донных отложений производится землечерпательными и землесосными снарядами, а также струйными взмучивающими устройствами с водоструйными насосами. Первоочередной является очистка притоков и верховых участков русла.

Использование стоков животноводческих комплексов. Стоки животноводческих комплексов губительно действуют на водные объекты. Сложность утилизации, трудности обеспечения санитарного состояния навозохранилищ и жижесборников представляют проблему животноводческих хозяйств страны.

В настоящее время используют следующую технологию обезвоживания навозных стоков: жидкий навоз, удаляемый из помещений скребковым транспортером, гидросмывом или гидросплавом, направляют в жижесборники, откуда насосами или самотеком по лоткам подают в отстойники, где навоз хранится полгода. За это время он разделяется на твердый осадок и осветленную часть, поступающую в бассейны суточного регулирования для смешивания с чистой водой. Эту смесь подают в закрытую оросительную сеть для полива кормовых культур.

Применяют также способ разделения стоков на твердую и жидкую фракции с использованием центрифуг. Это ускоряет процесс осветления стоков, уменьшает площади навозохранилищ и затраты на их строительство. Влажность твердой фракции снижается до 65...70 %. Центрифуги пропускают 800... 1000 м3/сут жидкого навоза. При этом твердая часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Для утилизации биогаза разработан реактор, способный перерабатывать навозную жижу концентрацией до 18 % (рис. 1.). Проходя через реактор, биомасса превращается в гумус с высоким содержанием питательных веществ. При разложении органики выделяется биогаз, содержащий метан, двуокись углерода, а также небольшое количество сероводорода. Этот газ поступает в хранилище — емкость из плотной ткани, покрытую слоем поливинилхлорида. Энергию биогаза используют для комбинированного производства энергии и тепла. В этом случае из шлама, полученного при очистке сточных вод, вырабатываются биогаз и высококачественное органическое удобрение.

загрязнение вода водоем

Рис. 1. 1— колодец для навозной жижи; 2 — насос; 3 — биогазовый реактор; 4 — отработанный осадок; 5— биогаз; 6—хранилище биогаза; 7—газовая горелка; 8 — тепловая энергия; 9 — электроустановка; 10 — электроэнергия; 11 — тепловая энергия

Если биогаз используют как топливо для двигателей внутреннего сгорания, то после реактора он очищается с целью удаления сероводорода. Сейчас конструируют энергоустановку для производства тепла и электроэнергии из биогаза на основе двигателя автомобиля.

Загрязнения поверхности воды нефтепродуктами. Существуют различные способы очистки поверхности воды от нефтяных загрязнений. Один из способов механической очистки показан на рис. 2. При движении судна широкие захваты, расположенные с обеих сторон судна, направляют загрязненную воду к бортам, где установлены особые щетки, запатентованные фирмой. Вращаясь, щетки захватывают с поверхности моря нефтепродукты. Очищенная вода возвращается в море. Нефтепродукты сначала направляют в ловушку, затем в обширную емкость, которая оборудована системой подогрева, облегчающей их перекачку на плавучий собиратель отходов.

Рис. 2. Устройства для сбора плавающих на поверхности нефтепродуктов:

1 — плавающее средство, 2 — захваты; 3— щетки; 4 — нефтеловушки; 5— емкость с нефтепродуктом

Загрязнения атмосферы. Мерами предохранения природных вод от загрязнения через атмосферу должны служить установки газо-, золо- и пылеуловителей и различные устройства для рекуперации отходов.

В целом следует иметь в виду, что даже самые совершенные методы очистки сточных вод смогут лишь отдалить загрязнение природных вод, но не приостановить его, поскольку в экономически развитых районах будут использоваться все водные ресурсы, что вызовет их загрязнение даже при соблюдении норм очистки сточных вод. Поэтому проблема чистой воды может быть решена только путем перевода к замкнутым системам водоснабжения, в которых очистные сооружения должны быть предназначены не для подготовки вод к впуску их в естественные водотоки, а для многократного использования в производственных циклах.

Дата добавления: 2014-01-05