Загрязнение гидросферы. Очитка воды в промышленных условиях

 

Современные технологии предлагают множество  различных моделей промышленной очистке воды, такие как аэрационные  установки, ионообменные фильтры, осадочные  фильтры и сорбционные фильтры. Аэрационные установки представляют собой современные очистные сооружения промышленной очистки воды.  Работа аэрационной установки основана на биологическом способе очистки, при котором происходит биохимическое разрушение органических веществ микроорганизмами. Данное устройство промышленной очистки воды имеет ряд положительных моментов, резко выделяющих их из ряда подобных устройств. Во-первых, аэрационные установки обеспечивают высокую степень очистки сточных вод, а также возможность монтажа в почве с высоким уровнем грунтовых вод. Кроме того, промышленная очистка воды данным способом не влечёт за собой большие эксплуатационные расходы и является весьма простой в применении и обслуживании.

 

Весьма популярными  устройствами для организации промышленной очистки воды являются сорбционные  фильтры, которые производят фильтрацию воды через адсорбционную систему. Промышленная очистка воды при помощи сорбционных фильтров используется для улучшения вкуса, цвета и запаха воды, а также удаления хлора и органических соединений, из-за чего снижается содержание в воде свинца. Промышленная очистка воды происходит при помощи активированного угля АС-208 или березового активированного угля. Весьма притягательным свойством применения активированного угля при промышленной очистки воды является высокое сопротивление.

К истиранию и механическому воздействию при обратной промывке. Благодаря высокой абразивной стойкости активированный уголь способен выдержать огромное количество фильтроциклов. Современные фильтры являются полностью автоматизированными и полностью постоянное присутствие обслуживающего персонала. Ещё одним плюсом, побуждающим приобрести именно сорбционный фильтр для промышленной очистки воды является возможность восстановления способности фильтров осуществляется без применения каких-либо химических веществ путем промывки слоя фильтрующего материала обратным током исходной воды и осуществляется без необходимости применения специальных насосов. Адсорбционная емкость фильтрующей среды со временем утрачивается. Это происходит в результате того, что в результате работы происходит постепенное насыщение пористой структуры активированного угля частицами загрязнений. Но адсорбционная емкость легко восстанавливается путем промывки обратным током воды. При данной операции происходит вымывание накопившейся на поверхности гранул угля загрязнений напором воды и перераспределение слоев активированного угля.

 

Основные законы и термины, применяемые в экологии.

 

Как и всякая отрасль  науки экология имеет свои законы, которые характеризуют взаимоотношения, различных элементов экосистемы и, в конечном итоге, все процессы в биосферы. К сожалению, по сей день не стало доминирующем и безусловным положение о том, что всё в Природе подчиняется единым законам. Поэтому ряд даже крупных учёных и специалистов противопоставляют законы экологии и законы других отраслей науки (физики, экономической науки и т.д.). Но ведь из такого постулата следует вывод: или данный закон действует вне законов Природы, а значит, и вне Природы, или Природа существует без этих выводов, громко названных законом. И вновь приходится возвращаться к важнейшему базису науки: самый гениальный ученый ничего не придумывает сам, но силой своего гения открывает для всех и обобщает то, что есть в Природе. С другой стороны, недопустимо смешивать все в одну кучу. Необходимо понять и признать, что Природа и Жизнь чрезвычайно разнообразны и включают в себя отдельные направления знаний, каждое из которых есть часть единого и описывает законы тех или иных явлений и процессов, но не оторванных и изолированных  от целого – Природы, а принадлежит ей.

 

Основные экологические  законы

 

На основе первого из них мы должны сделать принципиальный вывод: любые физические, химические или иные изменения не приводят к исчезновению вещества или получение его из ничего. Любая преобразовательная деятельность человека не в состоянии ни создать, ни уничтожить ни единого атома вещества, а лишь позволяет перевести из одного состояния в другое, но ничто ни исчезает бесследно. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества.

Второй из этих законов  устанавливает, что любые превращения  энергии не позволяют получить её больше, чем было затрачено изначально, то есть любой материальный объект на Земле при любых физических, химических или иных изменениях может лишь превратить энергию из одного вида в другой, но не добиваться её возникновения или исчезновения.

 

Закон сохранения энергии  формулируется также как первый закон (начало, принцип) термодинамики 

 

Необходимо совершенно четко представить, что закон  сохранения энергии имеет всеобщий характер и распространяется на все процессы на Земле, включая общественные и иные отношения человечества. Так, он безусловно действует в экономике; закон стоимости, например, является его прямым следствием. Энергетическое выражение любого количества всегда достовернее и справедливее, чем иное, тем более относительное – денежное, например.

 

Второй закон (начало, принцип) термодинамики:

 

Который определяет, что  при лбом энергетическом процессе, текущем самопроизвольно, происходит переход энергии из концентрированной формы в рассеянную, то есть всегда есть потери энергии ( в виде недоступного для использования тепла), а стопроцентный переход из одного вида энергии в другой невозможен. Характерно действие этого закона при переходе из одной формы в другую в живых системах: солнечная энергия химическая при фотосинтезе и далее в пище консументов превращения в движение мышц, работу мозга и другие проявления жизни  - сопровождается на каждом этапе и в конечном итоге деградацией высококачественной энергии, лишь небольшая часть которой переходит с одного уровня в другой, основная часть превращается в низкокачественное тепло и рассеивается в окружающей среде. В открытых системах энтропия, то есть мера неупорядоченности системы, в определённом смысле – свойство энергии переходит не в полезную работу, а в тепло  и рассеивается в пространстве, может, как увеличиваться, так и снижаться, до определённой минимальной величины, но всегда большей нуля. Для экологических биолого-эволюционных, а также общественных процессов важное значение имеет принцип (закон) диссинации (рассеивания) Л. Онсагера, или принцип экономии энергии (экономии энтропии), который определяет, что при возможности развития процесса в некотором множестве направлений (каждое из которых допускается началами термодинамики) будет реализовано то, которое обеспечивает минимум диссинации энергии ( то есть минимум роста энтропии).

 

Закон биогенной миграции атомов ( или закон Вернадского):

Миграция химических элементов на земной поверхности  и в биосфере в целом осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества, организмов. Так происходило и в геологическом прошлом, миллионы лет назад, так происходит и в современных условия. Живое вещество или принимает участие в биохимических процессах непосредственно, или создает соответствующую, обогащенную кислородом, углекислым газом, водородом, азотом, фосфором и другими веществами, среду. Этот закон имеет важное практическое и теоретическое значение. Понимание всех химических процессов, которые происходят в геосферах, невозможно без учета действий биогенных факторов, в частности – эволюционных. В наше время люди влияют на состояние биосферы, изменяя ее физический и химический состав, условия сбалансированной веками биогенной миграции атомов. В будущем это послужит причиной очень отрицательных изменений, которые приобретают способность саморазвиваться и становятся глобальными, неуправляемыми ( опустынивание, деградация грунта, вымирание тысяч видов организмов). С помощью этого закона можно сознательно и активно предотвращать развитее таких отрицательных явлений, руководить биогеохимическими процессами, используя «мягкие» экологические методы.

 

Закон внутреннего  динамического равновесия:

 

Н.Ф. Реймерс описал этот закон; устанавливающий, что энергия, вещество, информация и динамическое качество отдельных природных систем, включая экосистему и биосферу в целом и их иерархии, взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующее функционально структурные количественные и качественные перемены всех других показателей, сохраняя общую сумму качеств систем.

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных  естественных систем и их иерархии очень тесно связаны между  собою, так что любое изменение  одного из показателей неминуемо приводит к функционально0структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы – энергетические, информационные и динамические. Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии, информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти изменения. Следует понять, что незначительное изменение одного показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и во всей экосистеме.

Изменения в больших  экосистемах могут иметь необратимый  характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты (то есть в глобальном масштабе) и в ее небольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем.

 

Закон внутреннего  динамического равновесия:

- один из главнейших  в природопользовании. Он помогает понять. Что в случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты) они приводят к значительным нарушениям энерго- и биобаланса на значительных территориях и во всей биосфере.

 

 

Закон генетического  разнообразия:

 

Все живое генетическое разное и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

Закон имеет важное значение в природопользовании, в особенности  в сфере биотехнологии (генная инженерия, биопрепараты), если не всегда можно  предусмотреть результат нововведений во время выращивании новых микрокультур через возникающие мутации или распространения действия новых биопрепаратов не на те виды организмов, на которые они рассчитывались.

Закон исторической необратимости: развитие биосферы и человечества как  целого не может происходить от более поздних фаз к начальным, общий процесс развития однонаправленный. Повторяются лишь отдельные элементы социальных отношений (рабство) или типы хозяйничанья.

 

Закон константности (сформулированный В. Вернадским):

 

Количество живого веществ  биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная. Этот закон тесно связан с закон внутреннего динамического равновесия. По закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо приводит к такой же по объему изменения вещества в другом регионе, только с обратным законом.

Следствие этого закона есть правило обязательного заполнения экологических ниш.

Закон корреляции (сформулированный Ж. Кювье): в организме как целостной системе все его части отвечают одна другой как за строением, так и за функциями. Изменение одной части неминуемо вызовет изменение в других.

 

Закон максимизации энергии (сформулированный Г. и Ю. Одумами  и дополненный М. Реймерсом):

В конкуренции с другими  системами сохраняется та из них, которая наибольшее оказывает содействие поступлению энергии и информации и использует максимальную их количество не наиэффективнее. Для этого такая система, большей частью, образовывает накопители (хранилища) высококачественной энергии, часть которой тратит на обеспечение поступления новой энергии, обеспечивает нормальный кругооборот веществ и создает механизмы регулирования, поддержки, стойкости системы, ее способности приспосабливаться к изменениям, налаживает обмен с другими системами. Максимизация – это повышение шансов на выживание.

 

Закон максимума биогенной  энергии (закон В.И. Вернадского - Э.С. Бауэра):

 

Любая биологическая  и «бионесовершенная» система с  биотой, которая находится в состоянии  «стойкого неравновесия» (динамичного  подвижного равновесия с окружающей средой), увеличивает, развиваясь, свое влияние на среду.

В процессе эволюцию видов, твердит Вернадский, выживают те, которые  увеличивают биогенную геохимическую  энергию. По мнению Бауэра, живые системы  никогда не находятся в состоянии  равновесия и выполняют за счет своей свободной энергии полезную работу против равновесия, которого требуют законы физики и химии за существующих внешних условий.

Вместе с другими  фундаментальными положениями закон  максимума биогенной энергии  служит основой разработки стратегии природопользования.

 

Закон минимума (сформулированный Ю. Либихом):

Стойкость организма  определяется самым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если количество и качество экологических факторов близкие к необходимому организму минимума, он выживает, если меньшие за этот минимум, организм погибает, экосистема разрушается.