4. Принципи раціонального використання водних ресурсів. Способи очищення стічних вод

Для того, щоб зберегти гідросферу нашої планети від остаточного забруднення і виснаження, необхідно перейти до раціонального використання водних ресурсів. Воно повинно базуватися на трьох основних принципах: суворій економії водовитрат; ефективному очищенні стічних вод; санітарній охороні поверхневих та підземних вод від забруднення та виснаження.

Застосування на виробництві замкнених циклів водокористування, заміна на підприємствах існуючих водомістких технологій на більш прогресивні, вдосконалення технології іригаційних робіт, ефективне очищення і широке використання для зрошення та для виробництва стічних вод, заміна старої аварійної системи водопостачання населених пунктів на сучасні, встановлення лічильників, введення плати за воду – всі ці заходи повинні зменшити обсяги використання води для господарських та побутових потреб.

Існує велика кількість способів очищення стічних вод і різні види їх класифікації. Серед способів очищення найпоширеніші механічний, фізико-хімічний і біологічний. Кожен із них передбачає цілий ряд методів. Застосування того чи іншого способу чи методу очищення вод визначається залежно від агрегатного стану, складу і концентрації забруднюючих речовин.

При заборі води для господарсько-побутових потреб, очищення здійснюють на водоочисних станціях. Вибір способів і методів очищення залежить від якості води та її призначення. Перед подачею води у водогін її прояснюють, тобто вилучають із неї завислі колоїдні частинки, знезаражують і знебарвлюють, а при потребі – пом’якшують, дегазують, дезодорують і дезактивують.

Прояснення води здійснюється внаслідок відстоювання, фільтрування та коагуляції. Знезараження води відбувається за допомогою дії рідкого хлору, хлорного вапна або озону. Поряд із знезараженням при дії даних сполук відбувається знебарвлення води. Пом’якшення води відбувається внаслідок дії вапна на надлишок солей кальцію і магнію. Такий метод має назву реагентного (пропускання води через іонітні фільтри катіонітовим методом пом’якшення води).

Зменшення вмісту заліза у воді досягається аерацією – збагаченням води повітрям, внаслідок чого кисень повітря окислює розчинені у воді солі двовалентного заліза (Fe2+) до тривалентного (Fe3+).

Дегазація відбувається за допомогою аерації та фільтрування води через шар активного оксиду амонію. Таким методом виділяють з води сірководень метан, надлишок фтору, вуглекислого та інших газів.

Виділення з води речовин, що надають їй певного смаку і запаху (дегазація), здійснюють за допомогою активованого вугілля, озону, діоксиду хлору або перманганату калію.

Очищення стічних вод потребує спеціальних очисних споруд і агрегатів, за допомогою яких виділяють, знезаражують або знешкоджують забруднюючі домішки. Побутові стічні води очищають механічним і біологічним способами. Виробничі стічні води очищають разом із побутовими, але якщо концентрація забруднюючих речовин перевищує допустиму або стічні води містять високотоксичні речовини, то такі води попередньо очищають на очисних спорудах відповідних підприємств, установ і тільки після цього скидають у загальні очисні споруди. Перед скиданням очищених стічних вод у водойми їх обов’язково знезаражують.

Механічне очищення служить для вилучення зі стічних вод нерозчинних речовин. Воно забезпечується за допомогою таких методів, як проціджування, відстоювання, фільтрування та центрифугування. Проціджування стічних вод забезпечує затримання порівняно великих частин забруднень, розміри яких перевищують 15–20 мм.

Фільтрування вод використовують для затримання найдрібніших нерозчинних часток забруднень, що перебувають у завислому стані. Для цього застосовують піщано–гравійні фільтри або спеціальні сітки.

Очищення стічних вод від механічних домішок здійснюють також за допомогою гідроциклона — агрегата, який у процесі обертання цистерни з водою внаслідок дії відцентрованих сил вилучає із води завислі частинки забруднюючих речовин (центрифугування).

З метою інтенсифікації процесу механічного очищення побутових стічних вод проводять їх аерацію, або ж аерацію поєднують з відстоюванням у просвітлювачі чи біокоагуляторі. Фізико–механічний спосіб поділяють на хімічний, фізико–хімічний та біохімічний залежно від того, який метод очищення переважає.

Під час хімічного очищення у стічні води додають хімічні реагенти, які внаслідок реакції із забруднюючими речовинами сприяють випаданню останніх в осад або їх випаровуванню. До хімічного очищення відносять коагуляцію і нейтралізацію. Коагуляція — процес додавання до стічних вод речовин-коагулянтів, що сприяють прискореному виділенню нерозчинних і частково розчинних речовин, які при відстоюванні не випадають в осад. Коагуляція зумовлює поступове осідання дисперсних часток і виділення їх з розчину у вигляді осаду. Цей процес називають седиментацією.

Нейтралізація — реакція, що приводить до знищення кислотних властивостей розчину за допомогою лугів, а лужних — за допомогою кислот.

Фізико–хімічні та біологічні методи очищення вод поділяються на дві групи: регенеративні та деструктивні. Перші дають змогу вилучати й утилізувати зі стічних вод цінні елементи та речовини. Деструктивні методи передбачають руйнацію забруднюючих речовин або їх знешкодження.

До регенеративних методів очищення належать: сорбція, екстракція, евапорація, флотація, іонний обмін, електроліз, кристалізація, випаровування тощо.

Сорбція — процес, внаслідок якого відбувається поглинання певною речовиною (тілом) зі стічних вод газів, пари і розчинних речовин.

Екстракція — це процес переведення речовин із водної фази в органічну.

Евапорація — процес випаровування летких забруднюючих речовин внаслідок пропускання пари через нагріті до 100°С стічні води.

Флотація — процес вилучення зі стічних вод забруднюючих речовин разом із бульбашками повітря, що піднімаються на поверхню.

Іонний обмін. Цей метод широко застосовують для технологічного й аналітичного розділення сумішей неорганічних іонів.

Електроліз полягає в тому, що пропускають струм через занурені у воді електроди, підсилюють розчинення матеріалу електродів і утворення згустків коагулята, що сприяє осаду забруднень.

Кристалізація ґрунтується на утворенні кристалів забруднюючих речовин внаслідок природного або штучного прискореного випаровування рідини.

Випаровування застосовується при очищенні радіоактивно забруднених вод, що переважно є стоками атомних електростанцій.

Деструктивна очистка стічних вод полягає в окисленні органічних речовин, що містяться у стічних водах. Окислення й мінералізація органічних забруднюючих речовин внаслідок аеробних біохімічних процесів становлять суть біохімічного способу очищення стічних вод.

Біологічне очищення відбувається в природних умовах: на полях зрошення, полях фільтрації, біологічних ставках або в штучних умовах — біологічних фільтрах.

Питання для самоконтролю

1. Що таке гідросфера?

2. Яка роль води у розвитку людської цивілізації?

3. Назвіть основні особливості кругообігу води.

4. Перелічіть основні види забруднення вод.

5. Які основні проблеми забруднення вод Світового океану?

6. Перелічіть основні проблеми малих річок.

7. Вкажіть основні принципи раціонального використання водних ресурсів.

8. Перелічіть основні способи очищення стічних вод. В чому полягає їх роль?

Література

1. Вендров С.Л. Жизнь наших рек. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 112 с.

2. Ковальчук І.П. Реґіональний еколого–геоморфологічний аналіз. — львів: Інститут українознавства, 1997. — 440 с.

3. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / О.М. Юшманов, В.В. Шабанов, И.Г. Галямина и др. — М.: Агропромиздат, 1985. — 303 с.

4. Кукурудза С.І. Гідрологічні проблеми суходолу: навчальний посібник / За ред. проф. В. Хільчевського. — Львів, 1999. — 232 с.

5. Кучерявий В.П. Екологія. — Львів: Світ, 2000. — 500 с.

6. Лосев К.С. Вода. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 272 с.

7. Малі річки України:Довідник / А.В. Яцик, Л.Б. Бишовець, Є.О. Богатов та ін.; За ред. А.В. Яцика. — К.: Урожай, 1991. — 296 с.

8. Михайлов В.Н., Добровольський А.Д. Общая гидрология. — М.: Высшая школа, 1991. — 368 с.

9. Основи екологічних знань. Навчальні матеріали / За ред. В.І. Поліщука, Л.П. Царика. — Тернопіль: видавництво “Тернопіль”, 1994. — 175 с.

10. Основи соціоекології: навчальний посібник / Г.О. Бачинський, Н.В. Беренда, В.Д. Бондаренко та ін.; За ред. Г.О. Бачинського. — К.: Вища школа, 1995. — 238 с.

11. Охрана окружающей среды / С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др. Под ред. С.В. Белова. — М.: Высшая школа, 1991. — 319 с.

12. Справочник по водным ресурсам / Под ред. Б.И. Стрельца. — К.: Урожай, 1997. — 304 с.

13. Топчиев А.Г. Геоэкология: географические основы природопользования. — Одесса: Астропринт, 1996. — 392 с.