Реферат: Химия и экология

6)   Внедрение нейтрализаторов отработанных газов на автотранспорте Использование неэтилированного бензина.

7)   Подавление оксидов азота в выбросах ТЭЦ.

8)   Ликвидация мартеновских печей.

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Широкое распространение стиральных и посудомоеч­ных машин, лучшие стандарты гигиены — все это приве­ло за последние 20 лет к повышению количества исполь­зуемой воды.

Количество воды, необходимое для одного жителя в сут­ки, зависит от климата местности, культурного уровня на­селения, степени благоустройства города и жилого фонда. Последний фактор является определяющим. На его основе разработаны «Нормы водопотребления». В указанные нормы входит расход воды в квартирах, предприятиями культур­но-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. В некоторых городах развитие водопровода позво­ляет обеспечить высокие нормы водопотребления (Москва — 500 л/сут., Санкт-Петербург — 400 л/сут.). Считается, что норма водопотребления 500 л/сут. является максимальной. Однако даже в развитых странах, например, в Великобри­тании, на каждого человека приходится в среднем 120 лит­ров очищенной водопроводной воды в день.

В Свердловской области удельное потребление воды на одного человека (в 1996 году этот показатель превысил 300 литров в сутки) считается большим. В Екатеринбурге общее водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды составляет 600 тыс. м3/сутки, из них 150 тыс. м3/сутки забирается из Верх-Исетского пруда, то есть около 450 литров на человека в сутки (правда, не такой чистой, как в Великобритании).

                Централизованное водоснабжение позволяет резко поднять уровень санитарной культуры населения, способствует уменьшению заболеваемости при бесперебойной подаче достаточного количества воды определенного качества.

Нарушение тех или иных санитарных правил при организации водоснабжения и в процессе эксплуатации водопровода влечет за собой санитарное неблагополучие вплоть до настоящих катастроф.

В По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно в мире из-за низкого качества питьевой Вводы умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему снабжения доброкачественной водой в достаточном- количестве проблемой номер один.

В рассматривая потребление воды, не следует забывать, что вся эта вода через небольшой промежуток времени становится бытовыми стоками. А если еще добавить потребление воды энергетическими станциями, заводами, учреждениями и магазинами, то общее использование воды становится значитель­но выше (рис. 17). Более половины воды используется промышленностью. Так, суммарный забор воды в 1996 году в Свердловской области составил 2,19 млрд.м3/год. Из общего объема забранной воды использовано, к со­жалению, только 1,74 млрд.м /год, 57% израсходовано на производственные нужды, 31% на хозяйственно-пи­тьевые, 2% на орошение и сельскохозяйственное водо­снабжение, 10% — прочие.

Объем же сточных вод, сбрасываемых в водные объек­ты Свердловской области, составляет 1,85 млрд.м3/год, то есть почти столько же, сколько забрано.

Потребление воды в нашей стране и Уральском регио­не нарастает, а вместе с ним будет расти объем стоков.

Возрастающее потребление воды означает, что:

·     проблема обеспечения водой промышленных городов, встанет уже в начале следующего столетия;

·     необходимо получить доступ к большему количеству воды, для чего надо построить больше водохранилищ в незагрязненных районах;

·     будет производиться больше нечистот, которые дол­жны обрабатываться перед сбросом в реки, что приведет к большим расходам на расширение и реконструкцию очи­стных сооружений.

ПИТЬЕВАЯ ВОДА. Стоки в первую очередь влияют на качество питьевой воды. Вода же исключительно важна для человеческой, а равно и для всей животной и растительной жизни. Спо­собов для воспроизводства воды не существует, не суще­ствует также и заменителей воды, поэтому необходимо обращаться с самым ценным природным ресурсом с вели­чайшей осторожностью. В то же время запасы воды на Земле неисчерпаемы для всех практических нужд, и ни одна капля воды не исчезает в круговороте природы. Тем не менее проблема снабжения питьевой водой в нужных количествах и необходимого качества постоянно услож­няется. В то время как свежая природная вода подверга­ется все возрастающему загрязнению, потребности в во­допроводной воде постоянно возрастают, требуя прило­жения все больших усилий для превращения сырой воды в питьевую.

Огромное значение воды и важность проблем, связан­ных с ее загрязнением, ни у кого не вызывают сомнений. Причины загрязнения воды столь же многочисленны, как сами загрязняющие вещества, — от сельскохозяйствен­ных стоков до неправильного сброса отработанного мотор­ного масла. Независимые экспертные службы разных стран установили, что до двух третей всех видов раковых забо­леваний могут быть связаны с этими токсичными веще­ствами, растворенными в воде. По данным Всемирной Орга­низации Здравоохранения, вода может содержать до 13 тысяч потенциально токсичных веществ. Самые опасные из них — соли тяжелых металлов, содержание которых даже в малой дозе способно вызвать заболевания почек, печени, онкологические заболевания и врожденные ано­малии. В большинстве случаев питьевая вода получается из обычной водопроводной системы и фильтруется с целью удаления элементов, ухудшающих вкус и запах. В послед­нее время повышенное внимание было привлечено к опас­ности загрязнения воды соединениями свинца. Было уста­новлено, что любой уровень содержания свинца в питье­вой воде вреден для нашего здоровья, соединения свинца наносят постоянный и непоправимый ущерб нервной сис­теме детей, что приводит к отклонениям в умственном развитии. Пестициды являются одними из наиболее вред­ных органических веществ, их применение значительно возросло на протяжении последних двадцати пяти лет. Также хлор, который добавляется в воду для уничтоже­ния бактерий, является фактором, приведшим к резкому увеличению раковых заболеваний за прошедшее столетие.

Сами того не сознавая, мы подвергаемся воздействию со­тен веществ одновременно, получая их вместе с питьевой водой. Начиная с винилхлорида, который попадает в воду из водопроводных труб, до цианида, который использует­ся в горнодобывающей промышленности, таков спектр ток­сичных веществ, о которых не было известно ранее.

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Питьевое водоснабжение населения области крайне не­удовлетворительно по качеству потребляемой воды. В на­стоящее время более 60% населения области потребляет питьевую воду, не соответствующую гигиеническим нор­мативам.

Неудовлетворительное качество питьевой воды обуслов­лено как техногенными, так и природными факторами — в ряде источников водоснабжения северо-восточных райо­нов области отмечается превышение ПДК по брому и бору в несколько раз. Местный гидрохимический фон обуслов­ливает в реках области высокие концентрации марганца и железа общего.

Вместе с тем в области имеет место забор воды из по­верхностных источников и подача ее потребителям без очистки и соответствующих условий обеззараживания в гг. Верхней Туре, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле, Первоуральске и др. Этот факт предопределяет нестан­дартное качество питьевой воды и периодическое возник­новение в данных населенных пунктах вспышек острых кишечных инфекций. Так, заболеваемость по таким вод­ным инфекциям, как дизентерия Флекснера, вирусный ге­патит А, держится на высоком уровне в Асбесте, Верхней Салде, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле и др.

Практически вся поступающая к нам под напором вода сотни раз пересекает текущую во все стороны канализа­цию. А во время так называемого гашения напора, когда давление в сетях резко снижается, на прогнивших участ­ках может возникнуть обратный эффект, когда из среды окружения водоема подсасываются коммунальные стоки. Так, в Екатеринбурге вдоль южного берега Верх-Исетского пруда проложена канализация, которой уже более 30 лет и коллектор которой уже прогнил и протекает в питьевой пруд. Периодически, особенно в последнее вре­мя, он протекает. Так, аварию в декабре 1995 года не мог­ли ликвидировать два месяца, а весной 1996 года в тече­ние месяца. За эти периоды в водоем поступало соответ­ственно около 70 и 40 тысяч тонн коммунальных стоков.

Более 2,43 миллионов человек потребляют воду, подава­емую централизованными системами водоснабжения, не соответствующую санитарно-гигиеническим требованиям по органолептическим показателям, (цветность, мутность, же­лезо, марганец, хлоридно-натриевый комплекс), 2,1 млн. — санитарно-токсикологическим показателям (тяжелые метал­лы, хлорорганические соединения, группа азота), более 2,05 млн. чел. — бактериально загрязненную. Почти 1,5 млн. че­ловек подвергаются двойному риску: потребляют питьевую воду с химическими и микробиологическими загрязнениями. Около половины населения области используют для питье­вых целей хлорированную воду открытых водоемов. Хлори­рование воды приводит к образованию высокотоксичных и канцерогенных веществ — хлорированных углеводородов, количество которых зависит от качества исходной воды во­доисточника и технологии водоподготовки.

Качество питьевой воды, подаваемой населению облас­ти, не соответствует требованиям действующих норм по следующим основным показателям:

1)   наличие веществ, влияющих на органолептические свойства воды (марганец, хлоридно-натриевый комплекс) — 41 территория;

2)   наличие веществ, нормируемых по токсикологичес­кому признаку вредности:

·     хлорорганические соединения, образующиеся в про­цессе хлорирования воды (в т.ч. хлороформ) — на 7 терри­ториях;

·     тяжелые металлы — свинец, кадмий, суммарное дей­ствие металлов (свинец + кадмий + мышьяк) — на 7 тер­риториях;

·     азотосодержащая группа (аммиак, нитраты, нитри­ты) — на 5 территориях;

·     кремний — на 4 территориях;

·     остаточные количества веществ, используемых в про­цессе очистки (алюминий) — на 2 территориях;

3)   бактериальная загрязненность (ОМЧ, коли-индекс, вирусное загрязнение) — на 18 территориях.

По эпидемиологическому признаку вредности питьевой воды хуже всего в области дела обстоят в Кушве, Алапаевске, Верхней Пышме, Ревде и Екатеринбурге. По ток­сикологическому — в Кировграде, Алапаевеке, Полевском, Нижнем Тагиле, Екатеринбурге и Верхней Салде. Наи­более неблагополучными городами по питьевому водоснабжению являются: г.г. Екатеринбург, Кировград, Нижний Тагил, Туринск, Алапаевск, Краснотурьинск, Первоуральск, Ревда, Тавда.

ПОДГОТОВКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

После того как очищенные стоки попадут в водоемы, вода становится вполне пригодной для растительной и жи­вотной жизни. Однако для употребления в качестве пить­евой вода из водоемов и рек требует дополнительной очи­стки. Посмотрим, что же представляют собой сооружения водоподготовки.

СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ. В течение 70-х и начала 80-х годов город Питсфилд в США столкнулся с проблемой качества питьевой воды: ее вкуса, запаха и цвета. При применении в процессе обра­ботки только процесса хлорирования уровни мутности и цвета время от времени начинали превышать стандарты.

Проблема усложнялась тем, что в отдельные времена года в отдаленных участках водопроводной системы было слиш­ком мало или совсем отсутствовал остаточный хлор; вкус воды явно указывал, что сырая вода города при обработ­ке только хлором содержит органические вещества, фор­мирующие тригалометаны в концентрациях, выше стан­дартных. Кроме того, давление воды не всегда было до­статочным в западных и северных частях системы, в то время как в нижней части города давление наоборот было избыточным.

В течение 70-х годов были выполнены исследования, связанные с проблемами качества воды и давления. К 1982 году была проведена комплексная чистка водопроводной системы, а также установка дополнительных сооружений по хлорированию воды. Кроме того, были намечены к проектированию два очистительных сооружения, система транс­портировки воды, хранения и распределения, для того чтобы ввести очистные сооружения в систему с обеспечением не­обходимого давления. Инженерные работы обеспечили ос­нову для установки очистных сооружений и системы модер­низации стоимостью 20,5 миллионов долларов.

В состав си­стемы вошли:

два очистных сооружения, тру­бопровод для транспортировки сырой воды к очистным сооружениям, две станции контроля и управления пода­чей воды на очистные сооружения, бетонный резервуар на 20 млн. л для распределения чистой воды, станции уси­лительных распределительных насосов с резервуарами для обеспечения соответствующего давления в нужных местах системы водообеспечения, система управления и отбора проб и небольшая установка для восстановления электрической энергии системы на клапана, задвижки и пр.

Из этого примера можно увидеть, какой состав обору­дования необходим для обеспечения населенного пункта чистой водой, насколько важна проблема этого обеспече­ния, каких громадных капиталовложений она требует и как относятся к этой проблеме в США. Сравните все это с приведенными ниже данными по нашей области.

В Екатеринбург вода поступает из системы поверхност­ных водохранилищ: Верх-Исетского, Волчихинского и Верхне-Макаровского. Из них главными являются Волчихинское и Верх-Исетское. В Волчихинское водохранилище по­ступают шахтные сильно загрязненные сточные воды из г. Дегтярска, сточные воды с водосбора и атмосферные потоки с территории Первоуральского промышленного узла. После этого вода направляется на Главную фильтроваль­ную станцию (ГФС), расположенную на Большеконном по­луострове, где происходит ее очистка и обеззараживание, после чего грязная часть (шламовые воды) через отстой­ник и озеро «Здохня» поступает во второй питьевой водо­ем — Верх-Исетский пруд. Таким образом, в год, по под­счетам специалистов, во второй питьевой источник посту­пает до б тыс. тонн взвешенных веществ и загрязнений.

Результаты эколого-микробиологического изучения это­го водоема Институтом гигиены труда и профзаболеваний в течение 1993 ­- 1994 гг. показали, что во всех пробах воды обнаружен стафилококк, лактозоположительные кишеч­ные палочки, периодически появляются вирусы гепатита А. Общее количество бактерий превышает ПДК в 54, а сап­рофитных микроорганизмов в 45 раз. К этому следует до­бавить повсеместное распространение в воде паразитных червей численностью до 40 тыс. экземпляров в 1 м3.

«Пить­евая» вода в Екатеринбурге относится к V—VI классам с очень высокой степенью загрязнения. По мнению специа­листов, Верх-Исетский пруд должен быть исключен из лю­бых видов пользования, в том числе купания.

Из-за неудовлетворительного состояния водопровода г. Екатеринбурга наблюдается ежегодное увеличение по­терь воды. Величина потерь больше, чем объем воды, ис­пользуемый на горячее водоснабжение г. Екатеринбурга, который составил в 1994 году 53,15 млн. м3/год.

Установлено загрязнение органическими соединения­ми воды поверхностных и подземных источников водоснаб­жения (гг. Екатеринбург, Красноуральск, Качканар, Ара-миль, Ивдель и др.).

Качественные характеристики воды поверхностных во­доемов и значительного числа эксплуатируемых подзем­ных водоисточников не соответствуют возможностям со­оружений водоподготовки из-за значительного исходного содержания органических соединений, железа, марганца, бора, брома, нитратов, аммиака, цветности и др.

После водоподготовки из поверхностных водоемов реги­стрируется наличие в воде вирусов, повышенных концентра­ций хлороформа, обладающего влиянием на развитие онко­логических заболеваний и неблагоприятных наследственных изменений, остаточных количеств ядохимикатов, солей тяже­лых металлов. В 1996 году из водопроводной воды выделен ан­тиген вирусного гепатита в гг. Первоуральске, Асбесте, Ниж­нем Тагиле, Верхней Пышме, Алапаевске, Ектеринбурге.

В периоды паводков и летом в питьевой воде наблюда­ются превышения допустимых норм по остаточному алю­минию, железу, марганцу, хлороформу, мутности, цвет­ности, запаху.

ВИДЫ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ. По конфигурации водопроводная сеть можетбыть коль­цевой или разветвленной, тупиковой. Гигиенические пре­имущества — на стороне кольцевой сети, которая обеспе­чивает большую надежность и бесперебойность снабжения всех объектов. Кольцевая сеть лучше противостоит дей­ствию гидравлических ударов, постоянно промывается непрерывном током воды, поэтому менее загрязняется, чем разветвленная. В тупиковых концах разветвленной систе­мы вода может застаиваться, что влечет за собой образо­вание осадка, являющегося благоприятной средой для раз­множения микрофлоры: взмучиваясь, он ухудшает орга-нолептические свойства воды.

В качестве материала для водопроводных труб наибо­лее часто используют чугун, сталь, асбоцемент и железо­бетон. В последнее время на практике все чаще применя­ются пластмассовые трубы из полипропилена высокого и низкого давления, стабилизированного полипропилена, полиметилметакрилата.

                Перечень новых материалов и реагентов, разрешенных Министерством здравоохранения для применения в прак­тике хозяйственно-питьевого водоснабжения, имеет раз­дел, в котором опубликованы материалы, запрещенные для использования при строительстве водопроводов.

Источниками воды для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объек­ты (реки, озера, водохранилища) и запасы подземных вод. Источники водоснабжения находятся под постоянным воз­действием различных факторов — природных и антропо­генных. На них оказывают влияние метеорологические явления, условия формирования поверхностного или под­земного водного потока, хозяйственная и бытовая деятель­ность человека. Надежность работы водопровода тем выше, чем более постоянен состав воды источника водоснабже­ния. С целью предотвращения эпизодического, периоди­ческого или систематического действия факторов, ухуд­шающих качество воды источника хозяйственно-питьево­го водоснабжения, организуются зоны санитарной охраны (ЗСО). Под ЗСО источника водоснабжения понимают спе­циально выделенную территорию, связанную с источни­ком водоснабжения и водозаборными сооружениями.

Зоны санитарной охраны источников хозяйственно-пи­тьевого водоснабжения устанавливаются в составе трех поясов. Назначение первого пояса (зона строгого режима) заключается в защите места водозабора и водозаборных сооружений от загрязнения и повреждения. Территория пер­вого пояса ЗСО должна быть ограждена, на нее не допус­каются посторонние лица, запрещается строительство лю­бых объектов, не связанных с нуждами водопровода.

Основной задачей второго и третьего поясов ЗСО по­верхностного водоисточника является ограничение микроб­ного загрязнения в створе водозабора, а для подземных источников — сохранение постоянства природного соста­ва воды в водозаборе, которая в нашей стране, как прави­ло, без обработки используется для питьевых целей.

Для эффективной защиты подземных вод от микробно­го загрязнения служит второй пояс ЗСО, ограниченный контуром, время движения загрязненного потока от которого до водозабора (скважины) должно быть достаточно для того, чтобы патогенные бактерии и вирусы потеряли жизнеспособность и вирулентность (для грунтовых 400 дней, межпластовых — 200).

В настоящее время в Свердловской области имеется 845 водопроводов. Половина населения области обеспечивается водой от 49 водопроводных систем, забирающих воду из поверхностных источников. Наиболее неблагоприятно об­стоят дела в г. Екатеринбурге (из 48 источников не имеют ЗСО — 36), Серовском (из 41 — 9), Шалинском (из 70 — 20), Ирбитском (из 92 — 83), Тугулымском (из 6 — 3), Байкаловском (из 16 — 16) районах.

Основной причиной ухудшения качества питьевой воды ряда территорий области (гг. Екатеринбург, Нижний Та­гил, Каменск Уральский, Алапаевск, Краснотурьинск и др.) является отсутствие необходимых условий защиты от загрязнения водоисточников, нарушение технологических режимов эксплуатации сооружений водоподготовки и раз­водящих сетей, их аварийное состояние.

Нарушения в части защиты водоисточников от загряз­нения приводят к подаче воды, опасной для здоровья на­селения. В поверхностных источниках централизованного водоснабжения, кроме сбрасываемых сточных вод, пред­ставляют немаловажную опасность донные отложения.

ОБРАБОТКА ВОДЫ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ. Качество используемых подземных вод Свердловской области в целом соответствует установленным стандартам. Однако для городов Асбест и Серов на отдельных водоза­борах требуется дополнительная очистка, деманганация и обеззараживание.

В нашей стране вода из подземных источников часто употребляется без доочистки, в то время как за рубежом из нее удаляется углекислый газ, железо и марганец. Иногда требуется снижение высоких уровней жесткости, высоких концентраций солей, удаление органических и особенно гумусовых веществ, устранение промышленных

и сельскохозяйственных загрязнений (таких как хлори­рованные углеводороды или пестициды), уничтожение бактерий или других патогенных организмов. Природа и концентрация загрязняющих веществ в сырой воде опре­деляет выбор средств и оборудования для их удаления.

Раскисление. Для раскисления используются открытые или закрытые аэраторы, такие как каскадные, дегазифи-кационные или спрейерные системы. В процессе раскис­ления удаляются растворенные в воде углекислый газ, сероводород, метан и другие газы. Для этой цели можно использовать также химические методы, реагенты типа сода или едкий натр (NaOH), известковое молоко, мра­мор, доломит и другие натуральные или синтетические раскисляющие средства.

Удаление железа и марганца. Для удаления из воды железа и марганца используются как гравитационные, так и напорные фильтры с одним или несколькими фильтрую­щими слоями.

Умягчение. Высокая карбонатная жесткость контроли­руется осаждением с известковым молоком, реже ионным обменом.

Дезинфекция. Окончательная дезинфекция обработанной воды обычно осуществляется хлором или хлорсодержащими соединениями, такими как диоксид хлора. В последнее время для стерилизации воды получили распрост ранение ультрафиолетовое облучение и озонирование.

                Обработка загрязненной воды из подземных источников. Сейчас подземные источники, используемые для питьевой воды, содержат осадочные продукты сельскохозяйственных химикатов, пестицидов, поступающих вместе со стоками с полей, растворителей, хлорированных углево­дородов химической промышленности.

Так, Североураль­ский бассейн подземных вод, в состав которого входит Кальинское месторождение, содержит повышенные кон­центрации нитритов. Дополнительные методы обработки включают в себя десорбирование, добавку угольной пуд­ры и/или фильтрацию через слой активированного угля.

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ГРУНТОВЫХ ВОД

                Грунтовые воды имеют важное значение для жизнедеятельности всех живых существ. Они питают подземные и поверхностные источни­ки, используются расте­ниями и другими орга­низмами. Загрязнение грунтовых вод может се­рьезно сказаться на ка­честве питьевой воды и на жизнедеятельности живых организмов.

По­этому в развитых стра­нах грунтовым водам придают очень большое значение и разрабаты­вают новые технологии их очистки.

Воздушная венти­ляция — один из самых распространенных способов восстановления грунтовых вод и их очистки. При воздушной вентиля­ции осуществляют инжекцию воздуха или кислорода в водоносный слой для отгонки или смыва летучих загряз­нений. При этом воздушные пузырьки проходят через грунтовые воды и захватываются системой паровой эк­стракции.

Вся система действует на участке как воздушный де-сорбер. Легкие фракции или летучие загрязнения обычно извлекаются через почву скважинами паровой экстракции и в дальнейшем обрабатываются.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6