Природные воды и очистка сточных вод

Министерство образования и  науки Российской Федерации Федеральное  государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

 

 

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА»

 

 

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине

«ЭКОЛОГИЯ»

 

На тему: «Природные воды и очистка сточных вод»

 

 

 

 

 

 

         Студент: Протопопова А.О.

                                                                   Группа: 3-ВД-4

                                                                              Преподаватель: Власов П.П.

      

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

 

Содержание

 

1.Распределение воды…………………………………………………………….3

2.Требование к воде……………………………………………………………....4

3.Природные воды и их особенности…………………………………………...7

4.Методы очистки воды………………………………………………………….11

5.Стадии современных методов очистки сточных вод………………………..12

6.Виды стоков…………………………………………………………………….13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Распределение воды

 

Распределение воды в  мире вот уже много лет является одной из самых актуальных тем  в мировом сообществе. С наступлением глобального потепления ученые смотрят на эту проблему с новой стороны. Вполне возможно, что уже через несколько десятков лет нам действительно придется использовать в качестве питьевой воды воду из айсбергов и ледников. Сегодня проблема нехватки питьевой воды стоит не столь остро, хотя некоторые страны столкнулись с ней уже очень давно. Тем не менее, в сложившейся ситуации всем будет полезно освежить школьные знания и вспомнить, как распределяется вода на планете Земля.

Вся вода на Земле делится на воду в океанах (97,5%) и на пресную воду (2,5%). Пресная вода в свою очередь делится на воду, которая содержится в ледниках (68,7%), в подземных водах (30,1%) и в поверхностных и атмосферных водах (0,4%). Поверхностная и атмосферная вода делится на: пресноводные озера (67,4%), почвенную влагу (12,2%), атмосферную воду (9,5%), реки (1,5%), растения и животные (0,8%) и на другие источники (около 8%).

 

В зависимости от содержания растворенных солей (минерализации) все  природные воды делятся на:

-         пресные (до 1 г/л),

-         слабосолоноватые (от 1 до 3 г/л),

-         солоноватые (3-5 г/л),

-         сильносолоноватые (5-10 г/л),

-         соленые (10-25 г/л),

-         сильносоленые, или морской солености (25-50 г/л),

-         рассолы (выше 50 г/л).

Термин «минерализация» означает содержание растворенных минеральных  веществ, выраженное в граммах на 1 литр исходной воды.

Хорошо известно, что вода на Земле  пребывает в состоянии постоянного  кругооборота. Ежедневно под действием  солнечной энергии с поверхности мирового океана испаряется около 0,5 км , а затем выпадает в виде атмосферных осадков. Большая часть их (90%) выпадает на поверхность Мирового океана, но оставшееся количество, которое приходится на сушу планеты, делает запасы поверхностных вод практически неисчерпаемыми.

 

 

Обновление воды

 

Полное обновление вод  происходит по-разному. Воды в полярных ледниках возобновляются за 8 тысяч  лет, подземные воды — за 5 тысяч  лет, озера — за 300 дней, реки —  за 12 дней, водяной пар в атмосфере — за 9 дней, а воды Мирового океана — за 3 тысячи лет. Гидросфера играет очень большую роль в жизни планеты: она накапливает

 

солнечное тепло и перераспределяет его на Земле; с Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки. За геологическую историю в гидросфере происходили значительные изменения, однако известно о них мало. Подсчитано, что в ледниковые периоды резко возрастало количество льда, и за счет этого происходило уменьшение объема и понижение уровня Мирового океана на десятки метров.

 

 

 

2.Требование к воде

 

Основными требованиями, предъявляемыми к питьевой воде, являются безопасность в эпидемическом отношении, безвредность по токсикологическим показателям, хорошие органолептические показатели и пригодность для хозяйственных нужд. Оптимальная температура воды для питьевых целей находится в пределах 7-11 °С. Наиболее близки к этим условиям воды подземных источников, которые отличаются постоянством температуры. Их в первую очередь рекомендуется использовать для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

 

Органолептические показатели (мутность, прозрачность, цветность, запахи и привкусы) воды, потребляемой для  хозяйственно-питьевых целей, определяются веществами, встречающимися в природных  водах, добавляемыми в процессе обработки  воды в виде реагентов и появляющимися в результате бытового, промышленного и сельскохозяйственного загрязнения водоисточников. К химическим веществам, влияющим на органолептические показатели воды, кроме нерастворимых примесей и гуминовых веществ относятся встречающиеся в природных водах или добавляемые в них при обработке хлориды, сульфаты, железо, марганец, медь, цинк, алюминий, гекса- мета- и триполифосфат, соли кальция и магния. Допустимые концентрации химических соединений, попадающих в природные воды с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками, устанавливаются для источников централизованного водоснабжения Министерством здравоохранения и фиксируются как предельно допустимые концентрации (ПДК) в Санитарных нормах и правилах.

 

 

 

Одна из главных экологических проблем человечества - качество питьевой воды, которая напрямую связана с состоянием здоровья населения, экологической чистотой продуктов питания, с разрешением проблем медицинского и социального характера.  
 
По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) - 85% всех заболеваний в мире передается водой. Ежегодно 25 миллионов человек умирает от этих заболеваний.  
 
В Новых Санитарных правилах и нормах РФ (Сан ПиН 2.1.4.559-96) «Питьевая вода» были определены показатели по вирусам, ужесточены требования по наличию пестицидов, а по хлорсодержащим веществам нормы увеличены более чем в три раза.  
 
Это объясняется вынужденным выбором для очистки воды одного из двух зол: обеззараживать воду обильным хлорированием и нарушать норму по хлору или смириться с наличием в воде бактерий. При хлорировании природных вод образуются хлорсодержащие токсичные, мутагенные и канцерогенные вещества - тригалометаны.  
 
Следует отметить, что в упомянутых выше Санитарных нормах РФ допускается содержание свинца и алюминия соответственно в 3-10 раз больше, чем это предусмотрено в стандартах ВОЗ. При этом необходимо учитывать, что свинец и алюминий относятся к классу высокоопасных веществ.  
 
Свинец откладывается в костях, приводит к изменениям в центральной нервной системе (полиневриты, церебральный артериосклероз), крови (снижение гемоглобина, уменьшение числа эритроцитов), желудочно-кишечном тракте (спастический хронический колит), а также к нарушению обмена веществ, “угнетению” многих ферментов и гормонов. Даже небольшое количество свинца вызывает поражение почек.  
 
Алюминий парализует нервную и иммунную системы, особенно уничтожающе он действует на детский организм, способствует развитию болезни Альцгеймера.  
 
Длительное использование питьевой воды с нарушением гигиенических требований по химическому составу обуславливает развитие различных заболеваний у населения. Неблагоприятное биологическое воздействие избыточного поступления в организм ряда химических веществ проявляется не только в повышении общей или специфической заболеваемости, но и в изменении отдельных показателей здоровья, свидетельствующих о начальных патологических или предпатологических сдвигах в организме.  
 
Повышение концентрации меди в питьевой воде вызывает поражение слизистых оболочек почек и печени; никеля – поражения кожи; цинка – почек; мышьяка – центральной нервной системы.

 

 

3. Природные воды и их особенности

 

Природная вода, это скорее раствор, который имеет в своем  составе  и растворенные газы, и  разнообразные химические соединения.

Как известно ученым всего мира – состав природных вод на всей поверхности планеты, имеет некоторые отличия в зависимости от территории, на которой они находятся. На самом деле – природная вода, это скорее раствор, который имеет в своем составе и растворенные газы, и разнообразные химические соединения.

Чтобы определить качество воды, необходимо принять во внимание всю совокупность концентраций примесей, которые в  ней имеются. Можно выделить несколько  показателей.

Во-первых, это физические свойства воды – цвет, температура, вкус и запах, прозрачность – наличие взвеси.

Во-вторых, анализируются химические свойства воды, такие как жесткость, окисляемость, активная реакция и  сухой остаток.

В-третьих, анализу подвергаются ее биологические свойства. Необходимо определить то, сколько бактерий живет в водоеме и всех гидробионтов (живые существа, населяющие конкретный водоем).

Одним из самых важных и главных  признаков любой природной воды является ее прозрачность. В зависимости  от того, каков состав природных  вод, меняется их прозрачность, а значит и глубина проникновения в глубину солнечного света. Чтобы определить, насколько прозрачна вода, в нее опускают белый диск или диск Секи (именно этот исследователь в свое время изобрел очень простой и удобный способ для определения проницаемости солнечного света).  Интересно, что главным местом, где трудился преподобный Секи была обыкновенная католическая церковь, где он занимал должность священнослужителя. И в гидрологической науке данный способ исследования непременно называют божественным даром или вкладом Ватикана в процедуру изучения экосистем водоемов.

То, насколько будет  прозрачной вода, зависит от того, какие  вещества в ней растворены, присутствуют ли в ней белковые вещества, жиры, органические кислоты, органика, гумусовые  отложения. При этом цветность вод, чаще всего определяется именно наличием гумусовых отложений. Интересно, что гумусовые вещества, которые не могут раствориться в воде, встречаются в ней только в состоянии взвеси, в коллоидном истинном виде растворения находятся только гуминовая кислота и некоторые другие соединения.  Особенно часто они встречаются в виде солей металлов щелчеземельных или щелочных.

При этом цветность вод  несколько изменяется в зависимости  от увеличения жесткости (для поверхностных  вод) или щелочности (для гидрокарбонатных вод).  Если же вода мягкая и имеет большой показатель щелочности, то, скорее всего, у нее будет более высокая цветность. Кроме того, зачастую вода оказывается окрашена соединениями железа, которые образуются в период «цветения» рек и озер или обуславливаются стоками промышленных отходов.

Есть и показатель мутности, который выражается, прежде всего, в том, что в воду попадают взвешенный частицы, такие как планктон, песок, глина  или ил. Мутность обычно определяют при помощи значений мг/л, ее определяют при помощи колориметра.

Состав природных вод, кроме того, влияет на такой показатель как рН. Природные воды можно разделить  на несколько групп. В первой группе оказались природные воды, которые  имеют рН от 1 до 3, это кислые воды. Слабокислые воды имеют рН от 4 до 6. Есть и нейтральный воды, которые имеют показатель в районе 7 единиц.  Следующая группа от 8 до 10 – слабощелочная вода. А щелочные воды имеют рН свыше 11. Чаще всего природная вода имеет рН, который колеблется в небольших пределах от 6,6 до 8,8. Но иногда, из-за того, что стали обыденностью кислотные дожди, в некоторых водоемах кислотность может достигать значений в 4 или чуть ниже.

В сухом остатке можно  увидеть все примеси, которые  имеют не органическое происхождение. Этот остаток выявляется при выпаривании необходимого объема вод при температуре, которая составляет 110 градусов.  Это производится до того момента, пока масса остатка не будет составлять постоянную величину.  Если же в водах содержится большое число хлоридов, то можно ожидать то, что в результате выпаривания мы получим довольно большое количество сухого остатка.

Марганец и железо можно встретить в поверхностной  воде только в виде минеральных или  органических соединениях комплексного типа. Также, они встречаются и в виде коллоидного раствора, а также мелкодисперсной смеси. Это содержание марганца и железа может составлять порядка нескольких  десятков мг/л.

Для природной воды, кроме  того, можно определить и такой  показатель, как окисляемость. Окисляемость, это свойство воды, связанное с тем, что в ее составе имеется двухвалентное железо, сероводород или сульфиты. Если в воде определена повышенная окисляемость, это может свидетельствовать только о том, что она подвержена  повышенному уровню загрязнения. Окисляемость обычно является главной характеристикой для того, чтобы определить ее гигиеническое состояние.

Кроме того, в природной  воде могут оказываться нитриты  и нитраты – азотосодержащие  вещества, которые образуются при  взаимодействие гумусовых элементов и сероводорода. Эти реакции носят окислительно-восстановительный характер. Также, они могут образовать при разложении элементов, имеющих в своей основе  белок. К примеру, нитраты железа могут восстанавливаться сероводородом, в результате чего образуется нитрит. По форме азотосодержащих соединений, можно производить интересные исследования, такие как определение того, в какое конкретно время произошло поступление в водоем вод из стока.  К примеру, если в составе воды определены ионы аммония, это может свидетельствовать о том, что загрязнение было произведено совсем недавно.