Проблема очистки сточных вод, содержащих вредные примеси, становится все более настоятельной. Сброс таких вод различными химическими, нефтехимическими, металлургическими и другими предприятиями уже сделал множество рек на Земле непригодными для рыбы, для снабжения городов и промышленности водой.

Угроза загрязнения нависла не только над грунтовыми водами, но и над водами рек, озер, морей и океанов. Попытки захоронения вредных вод путем закачивания их в отработанные шахты, в слои пород, обладающие повышенной пористостью и трещиноватостью, или в породы карстовые, то есть выщелоченные текучими подземными водами, не дают решения этой проблемы. Вредные вещества, содержащиеся в захороненных водах, попадают потом в реки и водоемы и снова в воду, поступающую для снабжения городов и предприятий.

Предполагалось, что в глубоких впадинах океанов господствует полный покой и что застойные воды, их заполняющие, не смешиваются с верхними слоями. С учетом этих предположений проведены многочисленные захоронения вредных и радиоактивных отходов в океанские глубоководные желоба.

Однако дальнейшие исследования глубоководных желобов показали, что воды нижних слоев интенсивно перемешиваются с вышележащими и перемешиваются в просторах океана. Такого рода захоронение оказалось весьма опасным даже для не очень далекого будущего.

Существование дренажной оболочки поможет найти решение проблемы захоронения вредных вод в слои коры, где они будут безопасными. Ведь если осуществить закачивание вредных вод в дренажную оболочку суши, то они будут перемещаться там на огромные расстояния в кору океанов и на таких путях при господствующих там условиях токсичные вещества, взаимодействуя с породами и растворами, изменятся и потеряют свою агрессивную вредность. Кроме того, выйти вверх, например, в другую работающую скважину, они смогут только в виде пара, то есть обезвреженными.

Важнейшей особенностью «дренажной энергетики и химии» будет чистота технологических процессов, так как все операции по превращению химических соединений осуществляются в недрах Земли. Поставляя ценную продукцию, «дренажная промышленность» оставит для грядущих поколений и воздух, и воду океана, и сушу чистыми.

Ледяное подземелье и тяжелая вода

В начале XVIII века в Петербурге вышла в свет книга И. Гмелина — одного из участников экспедиции. Беринга — Чирикова.

«Путешествие по Сибири» (так называлась книга) — это строго правдивый и несколько суховатый отчет. В Петербурге, а особенно за границей, автора сочли фантазером. Больше всего не хотели верить рассказу о вечной мерзлоте. Подумать только, сколько ни копай мерзлую землю, даже на глубине 100 футов, все — лед!

— Невероятно, — говорили современники, — в это трудно поверить!

И уж наверное, никто бы не поверил тогда, что вечная мерзлота занимает почти четверть всей суши.

Люди, живущие на вечной мерзлоте, находятся в постоянной борьбе с ней.

Что же такое вечная мерзлота, которая занимает общую площадь 20—25 миллионов квадратных километров, в том числе 47 процентов территории СССР и около 80 процентов территории Сибири? Мощность слоев вечной мерзлоты достигает 1000 метров, а в некоторых местах — 1500 метров и даже больше. Есть она и древняя, и молодая.

Образование, мерзлоты не может быть объяснено только низкой температурой воздуха, так как верхние слои промерзших грунтов охлаждены всего до минус 4—5°, а нижние — только до нуля. Перепад температуры в 2—4° на километр не может быть объяснен только теплопроводностью льда, которая несколько выше, чем теплопроводность осадочных пород.

Правда, бурение глубоких скважин во льдах Антарктиды и Гренландии показало, что на глубинах в 1 и более километров в ледниках температура ниже нуля на 15—30°. В некоторых местах она значительно ниже, чем в верхних слоях льда. Как полагают, эта низкая температура сохранилась почти на том уровне, при котором выпадал снег. Тепло земных недр не могло нагревать снег снизу, поскольку оно тратится на скрытую теплоту таяния снега, а образующаяся вода, охлаждает нижележащие породы коры.

Вечномерзлые толщи сложены не изо льда, а главным образом из обычных пород, разбитых трещинами, заполненными льдом. До появления мерзлоты породы на такой глубине были нагреты до 30—50°С.

Это значит, что из недр каждого квадратного метра кверху идет тепло, которое за год равно 400 килокалориям, что соответствует теплу горения 100 граммов растительного вещества. Что же отнимает это тепло и охлаждает нагретые породы? Рассматривая причины появления мощных корней гор, мы показывали, что проникновение воды сквозь кору в дренажную оболочку ведет к охлаждению коры и мантии. Не ведет ли проникновение холодных северных вод к вечной мерзлоте? В традиционном понимании вечномерзлые толщи, казалось бы, совершенно непроницаемы для воды. Однако это не так. Их верхний слой, который называют «деятельным», ежегодно оттаивает в короткие летние месяцы. В воде, заполняющей такой слой, накапливаются растворимые вещества почвы и пород, приносимые ветрами и дождем соли, а также продукты разложения растительного покрова. Когда ранней осенью вода «деятельного» слоя начинает сверху промерзать, то книзу — к вечной мерзлоте — оттесняются холодные растворы, в какой-то мере концентрированные, а поэтому не замерзающие при охлаждении ниже температуры в верхних слоях вечной мерзлоты. Эти холодные жидкие растворы не будут находиться в покое поверх льда мерзлоты, они станут перемещаться книзу, ибо плотность их выше единицы в отличие от льда, который имеет меньшую плотность. Они и играют, вероятно, роль главных переносчиков холода в вечномерзлых толщах.

Как же происходит перемещение холодных растворов в толще мерзлоты? По-видимому, это происходит так же, как проникает в слой льда соль, которой часто посыпают тротуары в зимнее время. Капля раствора вызывает подтаивание льда на нижней границе. Таяние происходит с поглощением тепла, что вызывает замерзание менее концентрированных растворов сверху, над каплей. Это похоже на движение теплой капли в толще льда.

Подобное явление хорошо уже установлено и проверено в опытах. Эксперименты состояли в том, что дистиллированную воду наливали в стеклянные стаканы и замораживали, охлаждая в обычном холодильнике. Затем на поверхности льда делали углубление и засыпали в него немного растворимой соли, дающей окрашенные растворы, такой, как сернокислая медь, азотнокислый никель и др. В результате действия солей на лед образовывались капли водных растворов, которые постепенно опускались на дно стакана. Важным условием движения растворов в мерзлотной толще служит определенное значение температуры охлажденного льда. Она не должна быть ниже температуры кристаллизации капель растворов, потому что раствор замерзнет и движение холода вниз прекратится. Одновременно нижние слои льда должны быть «теплее» верхних.

В условиях вечной мерзлоты температура льда возрастает книзу благодаря потоку тепла из глубин. Поэтому движение капель не прекращается. Опыты только подтвердили предположение.

Постоянное нисходящее перемещение относительно холодных растворов объясняет перенос холода и образование мерзлотной толщи.

Но возникает вопрос: могут ли растворы проникать сквозь всю толщу вечной мерзлоты и куда должны уходить растворы, которые проходят сквозь мерзлоту многие тысячи, а может быть, и миллионы лет? Ведь если сквозь толщу мерзлых пород ежегодно будет проникать 5—10-миллиметровый слой растворов, то под мерзлотой образуется мощный их слой. Конечно, какая-то часть растворов может переместиться под речные русла, озера и под Северный Ледовитый океан, но значительно короче их путь в дренажную оболочку. Она всюду находится на расстоянии 15—25 километров, тогда как к рекам, озерам и морям расстояние измеряется сотнями и тысячами километров.

Каждая капля раствора, опускающаяся в толще вечной мерзлоты, концентрирует в себе растворимые вещества, что снижает температуру ее замерзания: ведь чем выше концентрация и сложнее состав примесей, тем ниже температура замерзания водных растворов.

Если принять во внимание, что проникновение раствора сквозь вечномерзлую толщу происходит многие и многие годы, то можно ожидать в нижних горизонтах вечной мерзлоты присутствия концентрированных растворов. Они и обнаруживаются в действительности.

Это явление дало основание ожидать скопления под толщами мерзлотных пород не только рассолов, но и концентрирования тяжелой воды в них. Наибольшее содержание дейтерия действительно обнаружено в водах Крайнего Севера в скважинах при поисках нефти.
желая вода в настоящее время уже нашла широкое применение в атомной энергетике. Она лучший замедлитель быстрых нейтронов, атомные реакторы с тяжелой водой могут работать на природном уране вместо более дорогостоящего обогащенного урана-235, она служит одновременно и теплоносителем в реакторах для производства плутония и других целей. Изотоп водорода, входящий в состав тяжелой воды, — дейтерий является одним из наиболее перспективных видов топлива для будущих термоядерных реакторов, которые со временем могут стать основными поставщиками энергии. Ведь тонна тяжелой воды в термоядерных реакторах заменит 500 тысяч тонн топлива. Общее же количество ядерной энергии, заключенной в тяжелой воде Мирового океана, в сотни миллионов раз превышает энергию разведанных ресурсов всех видов горючих ископаемых — угля, нефти и газа. Сырьем для получения тяжелой воды может служить обычная вода. Из 30—40 тысяч тонн ее получают одну тонну тяжелой воды.

По физико-химическим свойствам тяжелая вода отличается от воды обычной: температура ее замерзания на 3,8° выше, но и она, как и другие примеси, при замораживании меньше переходит в твердую фазу. Поэтому лед и снег содержат несколько меньше дейтерия, чем обычная вода.

Возможно, за тысячелетия опусканий водных рассолов в вечномерзлых толщах произошло обогащение их тяжелой водой, и можно ожидать, что нижние, горизонты земной коры за Полярным кругом хранят большие ресурсы ядерной энергетики будущего. Можно ожидать… Но пока это только гипотеза, требующая более полного подтверждения.

Дренажная оболочка и климат

О том, что сильный холод физиологически неприятен, знают все. Но о том, какой экономический ущерб он наносит людям, стоит рассказать подробнее.

Огни Норильска, пронизывающие тьму полярной ночи, — символ покоренного Севера. Но чтобы их зажечь, потребовалось не только много мужества, но и много средств.

Дорого обходится человеку борьба с холодом!

Отопление жилых и производственных помещений в течение долгих северных зим, если можно так сказать, — активные статьи расхода на борьбу с холодом. А сколько драгоценных руд скрыто под вечномерзлыми толщами? Сколько новых земель мог бы получить человек? Как освободить Землю от белого покрывала?

Оказывается, уже давно с этой целью крестьяне нашего Севера, еще 200 лет назад, веснами посыпали золой и сажей снег на огородах. Да и моряки-полярники не раз посыпали лед шлаком, чтобы он скорее отпустил из своих цепких объятий суда.

В 1937 году на одной из полярных станций небольшие квадратики льда окрасили фуксином и посыпали шлаком. Они растаяли на восемь суток раньше других. Окрашивали большие льдины и высоченные арктические торосы. Окрашенный лед всегда таял скорее.

В 1949 году начал свои интересные опыты доктор географических наук профессор И. С. Песчанский — автор увлекательной книги «Лед, песчинка и Солнце». Идея этих опытов как раз и заключена в этой короткой формуле.

В том же году с самолетов опылили 313 тысяч квадратных метров льда близ острова Диксон. С нетерпением ученые ждали прихода весны. И результаты не обманули. Солнце засияло, и окрашенные полосы начали на глазах подтаивать. Вскоре в канавках уже чернела вода, тогда как вокруг лежали не тронутые солнцем ледяные поля. Но опыты необходимо было продолжить. Ведь для того чтобы «черный лед» получил окончательное признание, предстояло решить много задач.

Прежде всего нужно было выбрать материал для опыливания: дешевый, так как его понадобится много, достаточно темный, чтобы сильнее поглощал солнечное тепло, а отдельные частицы его должны быть не только мелкими, чтобы хорошо распылялись с самолета, но и тяжелыми и цепкими, чтобы не сдули их ветры и не смыли весенние воды.

Долго искала группа Песчанского подходящий материал. Идеального так и не нашли. Но удовлетворительные и надежные результаты давали шлак и угольная пыль, черный песок и смесь угольной пыли с обычным песком.

Опыленное место начинает таять сразу и быстро, в 3—4 раза быстрее неопыленного. Сначала образуются маленькие проталинки-снежницы. Они растут, расширяются, сливаются друг с другом. Еще несколько дней — и образуется канал, наполненный талой водой. Потом разрушается и ледяное дно канала.

Не только такие каналы подарит человеку «черный лед». Опыливание позволит раньше вскрывать скованные льдом заливы, бухты и проливы, растапливать снег на арктических аэродромах и строительных площадках, на реках и водохранилищах, на высокогорьях. «Черный лед» позволит человеку заручиться союзником в борьбе с холодом — энергией Солнца.

В операции «Черный лед» может принять участие и дренажная оболочка земного шара. Представим себе глубинную скважину — искусственный вулкан, который выбрасывает в атмосферу тысячи кубометров водных и паровых растворов. Естественно, образуются и пепловые облака. Выпадая на снег, они покрывают его солнцепоглощающей присыпкой.

Поглощение света снежной поверхностью увеличивается вдвое, если покрыть только 1/100 ее пеплом, то есть на каждом квадратном километре присыпать поверхность, равную 10 тысячам квадратных метров. Для этого достаточно всего 2—5 килограммов мелких твердых частиц. Расход невелик, укладывается в возможности дренажных скважин, которые могут зачернить своими пепловыми выбросами огромные пространства. Стоит только начать, пусть и не везде.

По-видимому, через несколько лет в районах «зачернения» может установиться такой тепловой режим, который позволит осваивать высокоширотные районы, а появление городов и промышленности будет содействовать дальнейшему потеплению климата.

Таким образом, и эта «продукция» дренажной оболочки планеты, может статься, в будущем примет участие в грандиознейшей операции переделки климата Земли. Вероятно, такая операция должна носить международный характер: в восстановлении на севере теплого, мягкого климата заинтересованы все страны мира.

Может быть, в изменении климата решающая роль будет принадлежать именно пеплам из выбросов искусственно вызванных вулканов. Но в проблеме постоянного поддержания повышенных температур вод Северного Ледовитого океана важную роль могли бы сыграть и теплые течения. Мощный их поток далеко на севере, в Баренцевом море, предохраняет ото льда незамерзающий порт в Мурманске. Дальше на севере Гольфстрим уже не в силах существенно изменить климат. А имеет там огромное значение даже незначительное повышение температуры воды в океане, так как температура выше точки замерзания препятствует образованию льда и снега. Если температура только чуть ниже, включается цепная реакция, вода замерзает, лед и суша покрываются снегом, и начинает господствовать вечная мерзлота.

Если бы удалось решить задачу комплексно и ликвидировать длительные снежные и ледовые покровы, применяя летом зачернение, а зимой сохранять добытое тепло в Гольфстриме, то изменение климата стало бы длительным и «вечная» мерзлота заменилась бы «вечным» теплом.

Климат, однако, следует изменять, как и другие природные условия, осмотрительно, тщательно взвешивая все «за» и «против», учитывая последствия и предвидя уже ход связанных с климатом природных процессов. Прежде чем приступить к воздействию на климат, ученым придется многое пересчитать, взвесить, проверить. Но многое ясно уже и сейчас. Снегозадержание и сохранение влаги на нолях в южных районах нашей страны, раннее освобождение полей от глубокого снега для удлинения вегетационного периода в более северных районах, смягчение климата пустынь путем их орошения, увеличение на длительный срок навигации на реках, озерах, морях или водохранилищах, уничтожение вечной мерзлоты, осушение болот — все это сейчас доступно человеку так же, как доступным становится образование искусственного дождя и уничтожение града, раскрытие аэродромов от туманов или защита растений от заморозков.

О таком разумном, строго обоснованном воздействии на климат и других преобразованиях природы идет речь в Программе КПСС.

Пока еще неизвестно, в каком именно участке народного хозяйства страны польза от освоения дренажной оболочки Земли окажется наибольшей/ Силуэты перспектив многообразны, прояснить их предстоит Будущему.

Заключение

В науках о земной коре еще в большой степени сохраняются уже отживающие представления о чисто механических однократного действия процессах образования разновидностей земной коры. Всплывание продуктов дифференциации — астенолитов, или образование «новой молодой» коры из недр при «расширении» Земли, или же вытекание такой молодой коры из срединных хребтов — вот те гипотезы, в которых преобладают механические процессы. Правда, все более признается, что такое сложное образование, как земная кора, есть продукт сложной системы процессов тепло-масса — переноса, которые не только создают разновидности земной коры, но и постоянно поддерживают ее внутреннее строение и химический состав независимо от длительности существования данного участка коры и независимо от интенсивности эрозии.

Но никто, кроме В. И. Вернадского, так ясно не видел того, что кора является продуктом сложного механизма, и того, что главным агентом в этом механизме служит вода. Человеческие познания часто ускоряются аналогиями и контрастами. Не исключено, что В. И. Вернадский увидел такую аналогию с земной корой в почвах, изучением которых он занимался, еще будучи студентом, под руководством крупнейшего почвоведа В. В. Докучаева. В дружбе и деловом общении они находились на протяжении пятнадцати лет. Вернадский отмечает, что именно Докучаев обратил его внимание на динамическую сторону минералогии. Развивая вопросы генезиса минералов в природных условиях, Вернадский ясно видел важнейшую роль воды, особенно в процессах почвообразования.

Почвенный покров, как и земная кора, состоит из слоев, различающихся по химическому составу. Важно то, что состав и строение слоев почвы мало зависят от пород слоев, на которых лежит почва. Важнейшим и определяющим почвообразующим фактором является фактор Ланге, то есть отношение среднегодового количества атмосферных осадков, выраженное в миллиметрах, к среднегодовой температуре в градусах Цельсия. Этот фактор, а не количество приносимых или уносимых ветрами и текучими водами отложений определяет слоистость почвы, которая сохраняется от ветровой и водной эрозии. Вода активно участвует в процессах, создающих почву. Книзу идут в почве атмосферные осадки, кверху поступают грунтовые воды. Из глубин корни растений выносят растворимые вещества, с активным участием воды идут сложнейшие окислительно-восстановительные и другие реакции, формирующие состав минеральных и органических веществ почвы. Важно и то, что весь этот сложнейший механизм работает во всем объеме почвенного покрова, что и приводит к ее сложности.

В. И. Вернадский разглядел в этих процессах важную роль органического вещества. Он писал: «Все бытие земной коры, по крайней мере на 99 процентов по весу массы ее вещества, в своих существенных, с геохимической точки зрения, чертах обусловлено жизнью»; «Через живое вещество энергия Солнца постепенно передается в более глубокие части планеты — ее коры»; «Природные водные растворы не являются инертным телом в земной коре. Они носители огромной энергии и производят огромную работу. Жизнь вносит энергию Солнца во всякий водный раствор».

Из гипотез, предложенных до настоящего времени, лишь гипотеза о дренажной оболочке выявляет тот механизм, который работает в земной коре аналогично почвообразующему процессу, то есть в объеме всей земной коры. В этот механизм входят три основных процесса: вертикальная циркуляция нисходящих растворов и восходящего пара, перемещение растворов из-под материков под океаны и круговорот твердого вещества, смываемого с материков в океаны, погружающегося там в мантию и перемещающегося под материки.

Каким «ключом от тысячи дверей» является предложенный механизм, уже было показано на примере убедительных объяснений многого из «загадок и тайн» земной коры. Но, несмотря на это, гипотезу дренажной оболочки еще нельзя включить в число нашедших признание. Такова судьба всех новых гипотез. Процесс их становления и превращения в теории долгий и трудный. А кроме того, конечно, надо напомнить читателю, что изложенная нами гипотеза, как и другие, в большом количестве появляющиеся в науке, основана на тех, далеко еще не полных сведениях о земной коре и о воде, которыми мы в настоящее время располагаем. Но эти сведения постоянно пополняются.

Многое, по-видимому, изменится в изложенном представлении о наличии в недрах земной коры особой, обладающей проницаемостью дренажной оболочки. Не изменится лишь то, что образование ее обязательно происходит, происходило и будет происходить всюду и везде, ибо нет сил, которые прекратили бы восходящее движение паров и газов кверху и нисходящее движение растворов. Это встречное движение пара и растворов должно идти «вечно» и независимо от изменения гидростатического давления в тех пределах, какие господствуют в недрах на глубинах до 30—50 и более километров. Нижняя граница нисходящего движения растворов определяется средней их концентрацией, которая не может быть высокой при «вечном» выщелачивании пород, а верхняя граница восходящих паров — критической температурой воды (374° С).

Другая судьба у растворов, находящихся выше того слоя пород, которые лежат выше изотермы критической температуры воды. Здесь вода при нагревании может создавать пар, давление которого зависит от температуры: при 100° оно равно 1 атмосфере, а при 374° достигает 218,5 атмосферы. Однако, поскольку в земной коре уже на глубине несколько более 2 километров давление гидростатического столба превышает критическое давление пара, то в слое земной коры, находящемся выше изотермы с критической температурой воды 374°, насыщенный пар сосуществовать с жидкой водой не может: он при существующем давлении конденсируется. Поэтому здесь противоточное движение пара и растворов отсутствует, происходит лишь медленное перемещение растворов вниз — в дренажную оболочку.

Ниже дренажной оболочки, в пределах мантии, присутствие огромных масс воды .допускается многими исследователями. Именно оттуда вышла вода, заполняющая Мировой океан. Однако существует она там в виде перегретого пара, продуктов ее термического распада (водород, кислород, гидроксил), которые могут перемещаться главным образом кверху.

Следовательно, только тот слой земной коры, который находится при температурах от 374 до примерно 450—500°, существует в условиях «вечной» вертикальной циркуляции паров и растворов.

Всегда считалось, что правильная теоретическая разработка рано или по прошествии некоторого времени находит полезное использование в практике. Идея дренажной оболочки позволяет по-новому подойти к решению проблемы поисков и добычи полезных рудных и других ископаемых, открывает новые возможности использования высокотемпературного пара в качестве энергетического ресурса, имеющего большие преимущества по сравнению с другими источниками получения энергии.

Именно о такого рода проблемах говорилось на XXV съезде КПСС. В решениях съезда записано: «Сосредоточить внимание ученых на важнейших проблемах научно-технического и социального прогресса, от решения которых в наибольшей степени зависит успешное развитие экономики, культуры и самой науки. Предусмотреть дальнейшее развитие исследований, открывающих принципиально новые пути и возможности для преобразования производительных сил страны, техники и технологии будущего».

Выражая благодарность всем, кто своими советами, критическими замечаниями, вниманием и пониманием помог улучшить содержание и форму изложения материалов, вошедших в это издание, авторы надеются, что содержащиеся в книге новые и часто дискуссионные идеи заинтересуют читателей. Дальнейшее развитие этих идей требует участия ученых, работающих в самых различных областях науки о земной коре и о Земли в целом. Авторы будут рады получить отзывы, особенно критические, которые помогут устранить имеющиеся недостатки и ускорить разработку идеи о механизме, создающем земную кору и вечно поддерживающем ее внутреннюю организованность.

Источник: С.М. Григорьев, М.Т. Емцев. Скульптор лика земного. Изд-во «Мысль». Москва. 1977

Источник: www.activestudy.info

Очистка сточных вод — это обработка с целью разрушения или удаления из них определенных веществ, препятствующих отведению этих вод в водоемы в соответствии с нормативными требованиями. Методы очистки промышленных сточных вод и жидких отходов производства делят на две группы: деструктивные и регенерационные.[ …]

К регенерационным относятся методы, позволяющие возвратить обработанные жидкие отходы в технологический цикл, использовать их в другом производстве или извлечь из них ценные вещества. Объектами регенерации могут быть вода (загрязненные сточные воды), химикаты (отработанные растворы, загрязненные воды), горюче-смазочные материалы (отработанные масла, топливо) и даже многокомпонентные смеси. При регенеративной обработке не всегда обеспечивается полный санитарный эффект, и поэтому может потребоваться дополнительная деструктивная обработка вторичных отходов: обезвреживание солей, извлеченных из регенерированной воды; обработка воды, из которой извлекли ценные примеси; обработка применяемых для регенерации растворов и вод регенерирующих установок.[ …]

Тот или иной метод очистки жидких промышленных отходов можно выбрать только на основе изучения их состава и свойств, целесообразности их регенерации или утилизации, а также после выяснения характера и мощности водоема, его народно-хозяйственного значения и особенностей использования для определения возможности сброса отходов.[ …]

В связи с большим разнообразием состава и свойств сточных вод для их очистки применяют следующие способы: механический, физико-химический, химический, биологический и термический.[ …]

Механическая очистка используется для удаления из сточных вод нерастворимых взвешенных частиц, которые под действием гравитационных сил выпадают в осадок, если их плотность больше плотности воды, или всплывают на поверхность, если их плотность меньше. По мере накопления осажденные или взвешенные загрязнения удаляются.[ …]

К способам механической очистки производственных сточных вод относят: процеживание, отстаивание, фильтрование и выделение твердой взвеси при помощи центрифуг или гидроциклонов.[ …]

При физико-химической очистке изменяют физическое состояние загрязнений, что облегчает их удаление из сточных вод. Для этого пользуются методами коагуляции, флоккуляции, флотации, сорбции, экстракции, ионного обмена, диализа, осмоса, дистилляции, кристаллизации, магнитной обработки, электрокоагуляции и др.[ …]

Химическая очистка заключается в использовании реагентов, которые, вступая в реакцию с загрязняющими веществами, образуют новые вещества, легче удаляемые из воды. К ней относятся нейтрализация и окислительный метод.[ …]

Биологическая очистка сточных вод основана на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения водоемов. Есть несколько типов устройств биологической очистки: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.[ …]

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой, в которой интенсивно протекают процессы биологического окисления органических веществ. В биологических прудах в очистке принимают участие все организмы, населяющие водоем. Аэротенки — огромные резервуары из железобетона. Очищающим началом является активный или из бактерий и микроскопических животных. Микробоценоз активного ила бурно развивается в аэро-тенках (обильный приток питательных веществ, избыток подаваемого кислорода). Сточные воды перед биологической очисткой подвергаются дезинфекции для удаления патогенной микрофлоры.[ …]

Вернуться к оглавлению

Источник: ru-ecology.info

Органические загрязнения

Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды водоемов, является содержание в ней необходимого количества растворенного кислорода (~8 мг/л ). Вредны все загрязнения, которые способны уменьшить содержание кислорода в воде. ПАВ, жиры, масла, нефть, смазочные материалы образуют на поверхности пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что уменьшает насыщаемость воды кислородом.

Источники органических загрязнений: предприятия химической, пищевой и легкой промышленности, животноводческие хозяйства, речные и морские суда, поверхностные стоки, бытовые отходы, аварии судов и танкеров с нефтью.

Защита водной среды от загрязнений

Самое эффективное – применение технологий, которые позволяют многократно использовать техническую воду. В настоящее время система защиты водной среды включает следующие элементы:

1. контроль за уровнем содержания вредных примесей;

2. очистка сточных вод от нежелательных элементов;

3. сокращение сброса в водную среду вредных примесей вплоть до перехода на безотходное производство.

Защита водных ресурсов регламентируется «Основами водного законодательства СССР и союзных республик». Установлено ПДК на более чем 500 вредных веществ в водоемах.

Очистка сточных вод

Очистка сточных вод – это разрушение или удаление из них определенных загрязняющих веществ. Обеззараживание сточных вод предусматривает удаление из них патогенных микроорганизмов.

По химическому составу, количеству и скорости разложения загрязнители делят на 2 типа:

1. Стойкие (неразлогающиеся) загрязнители: соли ртути, дипольные соединения, ДДТ и др. Очистка от таких загрязнителей затруднена. Как правило, токсичность таких стоков уменьшают многократным разбавлением их водой. Применяется также огневой метод: испарение распыленных сточных вод при высокой температуре в продуктах горения органического топлива. При этом органические вещества окисляются с образованием продуктов полного сгорания, а минеральные вещества улавливаются.

2. Загрязнители поддающиеся органическому разложению.

Источник: StudFiles.net

Рост водопотребления в промышленности и сельском хозяйстве наряду с масштабными загрязнениями водоемов делают актуальной разработ­ку мероприятий по защите водной среды и ограничении потребле­нии воды в хозяйственных целях.

Сокращение потребления воды в промышленности обеспечива­ется следующими путями:

1) разработкой новых технологических процессов, характеризующихся значительным сокращением потреб­ления исходной воды и образования загрязненных, стоков вплоть до полного исключения вода из технологических операций;

2) проведением локальной обработки СВ от отдельных производс­твенных узлов с утилизацией ценных компонентов и подготовкой воды к повторному использованию;

3) организацией систем обо­ротного водоснабжения, включавших использование паводковых вод и атмосферных осадков, отводимых с территории предприятия;

4) формированием территориально-производственных комплексов, ориентированных на мало- и безотходные технологии за счет соз­дания внутри них замкнутой структуры материальных потоков сырья, воды, продукции и отходов.

Резервы сокращения водопотребления за счет перечисленных направлений используются мало. Так, например, кратность ис­пользования воды в легкой промышленности всего около 1, в теп­лоэнергетике и при производстве бумаги — около 2, в пищевой и угольной промышленности — немногим более 3, в химической и пе­рерабатывающей промышленности — 5…7. Поэтому необходимо добиваться в каждом производстве резкого сокращения безвозврат­ных потерь воды, предел которого равен 2…8%.

Существенные резервы сокращения водопотребления имеются в сельском хозяйстве. До 1993 г. бесплатное обеспечение во­дой для полива сельсхозкультур приводило к нерациональному расходу воды и засолению почв. Немало воды теряется в ороси­тельных каналах за счет фильтрации, незначителен возврат воды на технологические нужды (до 50% составляют потери при отдаче воды обычными ирригационными системами, до 30% — при подаче в каналах, облицованных водонепроницаемыми материалами, и 10% -при подаче трубами).

Несмотря на то, что потребление воды в быту в нашей стра­не в 1,5 — 2 раза меньше, чем в развитых странах Запада, и здесь имеется громадные резервы ее экономии. В РФ полностью отсутствует учет количества потребляемой населением воды, не установлены счетчики израсходованной воды, исключительно вели­ки потери (около 8 км³ в 1995 г.) из-за неисправностей водопро­водных внешних сетей и арматуры. За счет устранения изношен­ности сетей и усовершенствования арматуры можно сэкономить бо­лее 20% подаваемой воды потребителям (20 км³).

Водный кодекс РФ (1995 г.) предусматривает наличие водоохранной зоны у каждого водного объекта. Ее роль — поддержание водных объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, и предупреждение их загрязнения. Водоохранная зо­на — это территория, примыкающая к акватории водного объекта, на которой устанавливается специальный режим использования и охраны ПР и осуществления иной хозяйственной деятельности. Минимальная ширина этих зон установлена Правительством РФ:

1) для рек — от среднемноголетнего уреза воды в летний период при длине реки от истока до 10 км — 15 м; от 11 до 50 км — 100 к; от 51 до 100 км — 200 м; от 101 до 200 м — 300 м; от 201 до 500 км — 400 м; свыше 500 км — 500 м; 2) для озер — от сред­немноголетнего уреза воды в летний период, а для водохранилищ — от уреза воды при нормальном подпорном уровне при площади акватории до 2 км²— 300 м, более 2 км² — 500 м. Для уникальных озер и водохранилищ эта ширина другая: озеро Селигер — 2 км, Иваньковское водохранилище — 3 км, Вазузовская водосистема — 1 км, а Вышневолоцкая — 500 м. Водоохранные зоны водных объ­ектов, являющихся источниками питьевого водоснабжения или мес­тами нереста ценных видов рыб, объявляются особо охраняемыми территориями.

В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы. В них запрещается распашка земель, рубка и корчевка леса, размещение животноводческих ферм и лагерей, применение удобрений и т.д. Они, как правило, заняты древеснокустарниковой растительностью или укреплены травяным покро­вом (залужены) для подавления почвенной эрозии. Водный кодекс РФ допускает в этих полосах размещение объектов водоснабжения, рекреации рыбного и охотничьего хозяйств, а также водозабор­ных, портовых и гидротехнических сооружений при наличии лицен­зии на водопользование. Ширина прибрежных защитных полос водо-охранных зон зависит от крутизны берега и вида угодий, приле­гающих к реке, озеру или водохранилищу. Так, для пашен она мо­жет быть от 15 до 100 м; лугов и сенокосов — от 15 до 50 м; лесов и кустарников — от 35 до 100 м. Для рек длиной до 10 км от истока прибрежная защитная полоса совмещается с водоохранной зоной.

В водоохранной зоне также запрещается: проведение авиационно-химических работ; применение ядохимикатов; использование навозных стоков на удобрение; размещение складов ядохимикатов, минудобрений и горючесмазочных материалов; мест захоронения; складирование навоза, мусора и отходов производства и потреб­ления; вырубка лесов (кроме санитарных и лесовосстановительных рубок) и т.д.

СН 2640-82 [10] предусматривают зоны санитарной охраны (ЗСО) у источников питьевого водоснабжения, а вдоль водоводов — санитарно-защитные полосы. ЗСО организуются в составе трех поясов: первый пояс (пояс строгого режима должен быть огражден и иметь постоянную охрану) включает территорию расположения водозаборов и всех водопроводных сооружений; второй и третий пояса (пояса ограничений) включают территории, предназначенную для охраны от загрязнений этих источников. В этих поясах и в пределах санитарно-защитной полосы устанавливается специальный режим и определяется комплекс мероприятий, исключающих возмож­ность ухудшения качества питьевой воды.

Границы поясов ЗСО регламентируют СН 2640-82 [10] в зави­симости от типа источника водоснабжения (подземный или поверх­ностный), природных, климатических и гидрологических условий. Так, граница первого пояса ЗСО должна быть: 1) для подземного источника — не менее 30 или 50 м от водозабора при использова­нии защищенных или недостаточно защищенных подземных вод;

2) для рек и каналов — не менее 200 м вверх по течении и не менее 100 м вниз по течении, по прилегающему и в направлении к противоположному берегу от водозабора; 3) для водохранилищ и озер — не менее 100 м от водозабора по акватории во всех направ­лениях. Границы второго и третьего поясов ЗСО определяются по СН 2640-82.

Ширина санитарно-защитной полосы (по обе стороны от край­них линий водовода) устанавливается: а) при отсутствии грунто­вых вод — не менее 10 м при диаметре водоводов до 1 м и не ме­нее 20 м при диаметре водоводов более 1м: б) при наличии грунтовых вод — не менее 50 м вне зависимости от диаметра во­довода.

Водным кодексом РФ рассмотрены и другие аспекты использо­вания и охраны водных объектов, названы участники водных отно­шений (РФ, ее субъекты, муниципальные образования и водополь­зователи) и их права, обязанности, по предупреждении и устране­нию загрязнения этих объектов и определены органы исполнитель­ной власти (в РФ — Правительство и Роскомвод; в субъектах РФ -Администрация и местный орган Роскомвода), осуществляющие го­суправления в области использования и охраны водных объектов.

Источник: studopedia.ru