Очистка сточных вод. 3

Кафедра геоэкологии 

Реферат 
 

По дисциплине:                                             Экология

Тема: «Очистка сточных вод» 
 
 
 

Выполнил: студент    гр. ЭГ-11-1           _____________                         /Сидорова Л.С./

                                                                                                                                         ^{(подпись)                                                                                     (Ф.И.О.)}    
 
 

Проверил:                                               _______                                                    /./

                                                        ^{(должность)                                                             (подпись)                                                                                     (Ф.И.О.)} 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011 

                                                        Содержание

1. Ведение……………………………………………………………………………3
2. Глава 1

История……………………………………………………………………………4

3. Глава 2

Загрязнение океанов и морей…………………………………………………...5

4. Глава 3

Источники загрязнения внутренних водоемов………………………………...9

5. Глава 4

Методы  очистки сточных вод……………………………………………….…12    

6. Глава 5

Методы обезвреживания сточных вод и проблемы безопасности использования восстановленной воды………………………………………….14

7. Заключение……………………………………………………………………….22
8. Список использованной литературы……………………………………………23

Введение

     Ученые  всего мира давно бьют тревогу  о том, что мы, люди, рубим сук, на котором сидим. Мы загрязняем нашу планету, выбрасываем в атмосферу  вредные газы, в водоемы сливаем  химические отходы. Мы заражаем все  вокруг – воздух, воду, землю. А потом  начинаем с этим героически бороться. Наша природа и мы страдаем в том числе и от водных стоков. Вода - ценнейший природный ресурс. Она  играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой. Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом  70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы. На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых  технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды. 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. История 

     Загрязнение поверхностных вод началось в  центральной России еще в XVI в., когда  начали удобрять поля навозом. С тех  пор в центральных районах  страны основным загрязнителем вод  было сельское хозяйство. В более северных районах большую роль играл сплав леса, особенно молевой, при котором бревна тонули и гнили в воде. С развитием промышленности и ростом городов стала расти роль коммунальных и промышленных загрязнений.

     Стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности  населения и урбанизация, химизация  всех сфер деятельности человека привели  к определенным изменениям окружающей среды, в том числе и неблагоприятным. Воздействие вредных веществ  антропогенного происхождения на природную  среду становится глобальным. С каждым годом природные ресурсы все  интенсивнее используются для нужд человечества. Особенно это касается водных ресурсов, так как ни одна отрасль хозяйства не может развиваться  без воды. В последнее время  проблемы водообеспечения обостряются, под влиянием хозяйственной деятельности изменяется гидрологический режим естественных водных объектов, качественный состав воды в них.

     Характерными  показателями загрязнения водных объектов являются нефтепродукты, фенолы, соединения меди, взвешенные и органические вещества. Основными причинами загрязнения  водоемов является отсутствие необходимых  очистных сооружений, неудовлетворительная работа имеющихся,  а так же открытая система нефтесбора, потери нефти при ее транспортировке.

     В большинстве промышленно развитых районов страны сброс сточных  вод составил более 100 куб. м на душу населения. В Иркутской области  и Краснодарском крае он превышал 500 куб. м на человека. В основных промышленных центрах - Москве, Нижегородской  области – более 200, в Санкт-Петербурге – более 300.

     Уже несколько десятилетий в результате промышленных и коммунальных сбросов  нельзя пить воду из Средней и Нижней Волги. Несмотря на относительно высокую  для России степень обеспеченности бассейна очистными сооружениями, они  работают не эффективно. Так, в 1994 г. в водоемы бассейна было сброшено: нефтепродуктов – 6.8 тыс. т., взвешенных веществ – 257 тыс. т., сульфатов – 1344 тыс. т., органических загрязнителей 176 тыс. т., общего азота – 12 тыс. т., нитратов – 69.7 тыс. т., железа – 35 тыс. т., цинка – 0.6 тыс. т., алюминия – 5.5 тыс. т., магния – 10.7 тыс. т., и ртути – 61 кг. 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Загрязнение океанов и морей 

     Ежегодно  в Мировой океан попадает более 10 млн. т нефти и до 20% его площади  уже покрыты нефтяной пленкой. В  первую очередь это связано с  тем, что добыча нефти и газа в  Мировом океане стала важнейшим  компонентом нефтегазового комплекса. В 1993 году в океане добыто 850 млн. т  нефти 
(почти 30% мировой добычи). В мире пробурено около 2500 скважин, из них 800 в США, 540 – в Юго-Восточной Азии, 400 – в Северном море, 150 – в 
Персидском заливе. Эти скважины пробурены на глубинах до 900 м.

     Загрязнение гидросферы водным транспортом происходит по двум каналам. Во- первых, морские и речные суда загрязняют ее отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности, и, во-вторых, выбросами в случае аварий токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. 
Энергетические установки судов (в основном дизельные двигатели) постоянно загрязняют атмосферу, откуда токсичные вещества частично или почти полностью попадают в воды рек, морей и океанов.

     Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. 
На танкерах, перевозящих нефть и ее производные, перед каждой очередной загрузкой, как правило, промываются емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная вода, а с ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. Кроме того, после доставки нефтегрузов в порты назначения танкеры чаще всего направляются к пункту новой погрузки порожними. В этом случае для обеспечения надлежащей осадки и безопасности плавания танки судна наполняются балластной водой. Эта вода загрязняется нефтяными остатками, а перед погрузкой нефти и нефтепродуктов выливается в море. Из общего грузооборота мирового морского флота в настоящее время 49% падает на нефть и ее производные. Ежегодно около 6000 танкеров международных флотилий транспортируют 3 млрд. т нефти. По мере роста перевозок нефтегрузов все большее количество нефти стало попадать в океан при авариях.

     Огромный  ущерб океану нанесло крушение американского  супертанкера «Торри 
Каньон» у юго-западного побережья Англии в марте 1967 года: 120 тысяч т нефти вылилось на воду и было подожжено зажигательными бомбами с самолетов. 
Нефть горела несколько дней. Были загрязнены пляжи и побережья Англии и 
Франции.

     За  десятилетие после катастрофы танкера  «Торри Канон» в морях и океанах погибло более 750 крупных танкеров. Большинство этих крушений сопровождалось массовыми выбросами нефти и нефтепродуктов в море. В 1978 году у французских берегов снова произошла катастрофа, еще более значительная по последствиям, чем в 1967 году. Здесь в шторм разбился американский супертанкер «Амоно Кодис». Из судна вылилось более 220 тыс т нефти, покрыв площадь 3,5 тыс. кв. км. Был нанесен огромный ущерб рыболовству, рыбоводству, устричным «плантациям», всем морским обитателям этого района. На протяжении 180 км побережье покрылось черным траурным 
«крепом».

     В 1989 году авария танкера «Валдиз» вблизи побережья Аляски стала крупнейшей экологической катастрофой подобного рода в истории США. 
Огромный, с полкилометра длиной, танкер сел на мель примерно в 25 милях от берега. Тогда в море вылилось около 40 тыс. т нефти. Огромное нефтяное пятно растеклось в радиусе 50 миль от места аварии, покрыв плотной пленкой пространство 80 кв. км. Были отравлены самые чистые и богатые фауной прибрежные районы Северной Америки.

     Для предотвращения подобных катастроф  разрабатываются двухкорпусные  танкеры. При аварии, если будет поврежден  один корпус, второй предотвратит попадание  нефти в море.

     Происходит  загрязнение океана и другими  видами отходов промышленности. 
Во все моря мира сброшено примерно 20 млрд. т мусора (1988 год). 
Подсчитано, что на 1 кв. км океана приходится в среднем 17 т отбросов. 
Зафиксировано, что за один день в Северное море было сброшено 98 тыс. т отбросов (1987 год).

     Известный путешественник Тур Хейердал рассказывал, что когда он и его друзья плыли  на плоту «Кон-Тики» в 1954 году, они  не уставали любоваться чистотой океана, а во время плавания на папирусном судне «Ра-2» в 1969 году он и его  спутники, «проснувшись утром, увидели  океан настолько загрязненным, что  некуда было окунуть зубную щетку. Из голубого Атлантический океан стал серо-зеленым и мутным, и повсюду плавали комки мазута величиной от булавочной головки до ломтя хлеба. В этой каше болтались пластиковые бутылки, будто мы попали в грязную гавань. Ничего подобного я не видел, когда сто одни сутки сидел в океане на бревнах «Кон-Тики». Мы воочию убедились, что люди отравляют важнейший источник жизни, могучий фильтр земного шара – Мировой океан».

     До 2 млн. морских птиц и 100 тыс. морских  животных, в том числе до 30 тыс. тюленей, ежегодно погибают, проглотив  какие-либо пластмассовые изделия  или запутавшись в обрывках сетей  и тросов.

     ФРГ, Бельгия, Голландия, Англия сбрасывали в Северное море ядовитые кислоты, в  основном 18-20%-ную серную кислоту, тяжелые металлы с грунтом и осадками сточных вод, содержащими мышьяк и ртуть, а также углеводороды, в том числе ядовитый диоксин (1987 год). К тяжелым металлам относится ряд элементов, широко применяемых в промышленности: цинк, свинец, хром, медь, никель, кобальт, молибден и др. При попадании в организм большинство металлов очень трудно выводятся, имеют свойство постоянно накапливаться в тканях разных органов, и при превышении определенной пороговой концентрации наступает резкое отравление организма.

     Три реки, впадающие в Северное море, Рейн, Маас и Эльба, ежегодно приносили 28 млн. т цинка, почти 11000 т свинца, 5600 т меди, а также 950 т мышьяка, кадмий, ртуть и 150 тыс. т нефти, 100 тыс. т фосфатов и даже радиоактивные  отходы в разных количествах (данные на 1996 год). С судов ежегодно сбрасывалось 145 млн. т обычного мусора. Англия сбрасывала 5 млн. т канализационных стоков в  год.

     В результате добычи нефти из трубопроводов, связывающих нефтяные платформы  с материком, каждый год в море вытекало около 30000 т нефтепродуктов. Последствия этого загрязнения  нетрудно видеть. Целый ряд видов, которые некогда обитали в  Северном море, в том числе лосось, осетр, устрицы, скаты и пикша, просто-напросто исчезли. Гибнут тюлени, другие обитатели  этого моря нередко страдают от инфекционных заболеваний кожи, имеют деформированный  скелет и злокачественные опухоли. Гибнет птица, питающаяся рыбой или  отравившаяся морской водой. Наблюдалось  цветение ядовитых водорослей, которое  привело к уменьшению рыбных запасов (1988 год).

     В Балтийском море в течение 1989 года погибли 17 тыс. тюленей. 
Проведенные исследования показали, что ткани погибших животных буквально пропитаны ртутью, которая попадала в их организм из воды. Биологи считают, что загрязнение воды привело к резкому ослаблению иммунной системы обитателей моря и их гибели от вирусных заболеваний.

     Крупные разливы нефтепродуктов (тысячи тонн) происходят в Восточной 
Балтике один раз в 3-5 лет, мелкие (десятки тонн) – ежемесячно. Крупный разлив поражает экосистемы на акватории в несколько тысяч гектаров, мелкий 
– в несколько десятков гектаров. Балтийскому морю, проливу Скагеррак, 
Ирландскому морю угрожают выбросы иприта – химического отравляющего вещества, созданного Германией в годы Второй мировой войны и затопленного 
Германией, Великобританией и СССР в 40-е годы. Свои химические боеприпасы 
СССР топил в северных морях и на Дальнем Востоке, Великобритания – в 
Ирландском море.

     В 1983 году вошла в силу международная  Конвенция по предотвращению загрязнения  морской среды. В 1984 году государства  Балтийского бассейна подписали  в Хельсинки Конвенцию по защите морской среды Балтийского моря. 
Это было первое международное соглашение на региональном уровне. В результате проведенной работы содержание нефтепродуктов в открытых водах 
Балтийского моря снизилось в 20 раз по сравнению с 1975 г.

     В 1992 году министрами 12 государств и представителем Европейского 
Сообщества была подписана новая Конвенция по охране среды бассейна 
Балтийского моря.

     Происходит  загрязнение Адриатического и Средиземного морей. Только через реку По в Адриатическое море с предприятий промышленности и сельскохозяйственных ферм ежегодно попадает 30 тыс. т фосфора, 80 тыс. т азота, 60 тыс. т углеводорода, тысячи тонн свинца и хрома, 3 тыс. т цинка, 250 т мышьяка (1988 год).

     Средиземному  морю грозит участь превратиться в  мусорную свалку, сточную яму трех континентов. Ежегодно в море попадает 60 тыс. т моющих веществ, 24 тыс. т хрома, тысячи тонн нитратов, применяемых  в сельском хозяйстве. К тому же 85% вод, сбрасываемых из 120 крупных приморских городов, не очищаются (1989 год), а самоочищение (полное обновление вод) Средиземного моря осуществляется через Гибралтарский  пролив за 80 лет.

     Из-за загрязнений Аральское море с 1984 года полностью потеряло рыбохозяйственное значение. Его уникальная экосистема погибла.

     Владельцы химического комбината «Тиссо»  в городке Минамата на острове 
Кюсю (Япония) долгие годы сбрасывали в океан сточные воды, насыщенные ртутью. Прибрежные воды и рыба оказались отравленными, и с 50-х годов 1200 человек умерли, а 100000 получили отравление различной тяжести, в том числе психопаралитические заболевания.

     Серьезную экологическую угрозу для жизни  в Мировом океане и, следовательно, для человека представляет захоронение  на морском дне радиоактивных  отходов (РАО) и сброс в море жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Западные страны (США, Великобритания, Франция, Германия, Италия и др.) СССР с 1946 года начали активно использовать океанские  глубины для того, чтобы избавляться  от РАО.

     В 1959 году ВМС США затопили в 120 милях  от Атлантического побережья США  неудачный ядерный реактор от атомной подводной лодки. По данным «Гринпис», наша страна сбросила в море около 17 тыс. бетонных контейнеров с  РАО, а также более 30 корабельных  атомных реакторов.

     Наиболее  тяжелая обстановка сложилась в  Баренцевом и Карском морях вокруг ядерного полигона на Новой Земле. Там  помимо бесчисленного количества контейнеров  затоплено 17 реакторов, в том числе  с ядерным топливом, несколько  аварийных атомных подводных  лодок, а также центральный отсек  атомохода «Ленин» с тремя  аварийными реакторами. Тихоокеанский флот СССР захоранивал ядерные отходы (в том числе 18 реакторов) в Японском и Охотском морях, в 10 местах недалеко от берегов Сахалина и Владивостока.

     США и Япония сбрасывали отходы деятельности АЭС в Японское, Охотское море и  Северный ледовитый океан.

     Жидкие  радиоактивные отходы СССР сливал в  дальневосточных морях с 1966 года по 1991 год (в основном вблизи юго-восточной  части Камчатки и в 
Японском море). Северный флот ежегодно сбрасывал в воду 10 тыс. куб. м ЖРО.

     В 1972 году была подписана Лондонская конвенция, запрещающая сброс на дно морей и океанов радиоактивных  и ядовитых химических отходов. К  той конвенции присоединилась и  наша страна. Военные корабли, в соответствии с международным правом, в разрешении на сброс не нуждаются. В 1993 году запрещен сброс ЖРО в море.

В 1982 году 3-я Конференция ООН по морскому праву приняла конвенцию по мирному  использованию Мирового океана в  интересах всех стран и народов, которая содержит около тысячи международно-правовых норм, регламентирующих все основные вопросы использования ресурсов океана. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 3. Источники загрязнения внутренних водоемов

     Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы: механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;   химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия; бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;  радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;  тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

     Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых;  воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы  первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды  и откладывании их на дне водоемов.

     Производственные  сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды. К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды. Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и  др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются  органолептические показатели воды.

     Нефть и нефтепродукты на современном  этапе являются  основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде.  Нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается кол-во кислорода, появляются  вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и  представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

       Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

     На  жизнь населения водоемов пагубно  влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме беспозвоночных неблагоприятно отражаются  молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

     Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут. Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары. Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек  и озер болезнетворными бактериями и гельминтами.

     В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое  применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества. Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются  в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом. В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства. Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно- бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо- молочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов. В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

     Нагретые  сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют “тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды” Загрязняются реки  и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.