Проект защита воды от загрязнений. Разработка мероприятий по защите поверхностных водных объектов от загрязнения и засорения

Мероприятия по охране воды от загрязнения

Охрана воды от загрязнения проводится в соответствии с СанПиН №4630-88 «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения». Установлены предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воде.

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения вредными веществами предусматривает комплекс мер: разработку соответствующих законодательных актов; организацию мониторинга водных объектов; охрану поверхностных и подземных вод; подготовку воды, используемой в питьевых и хозяйственных целях; государственный контроль над использованием и охраной водных ресурсов.

Главная роль в охране вод играет государственный учёт поверхностных и подземных вод, который осуществляется в целях текущего и перспективного планирования рационального использования водных ресурсов, их восстановления и охраны. Своды систематизированных данных о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и использованию вод, а также о водопользователях включается в водный кадастр . Важной и сложной проблемой является защита поверхностных вод от загрязнения .

Поверхностные воды охраняются от засорения, истощения и загрязнения. Для предупреждения засорения осуществляют мероприятия, которые исключают попадание в них мусора, твердых отходов и других предметов, отрицательно воздействующих на качество вод и условия обитания гидробионтов. Строгий контроль за минимально допустимым стоком вод, ограничение их нерационального потребления способствуют защите гидросферы от истощения.

С целью защиты поверхностных вод от загрязнения предусматривается ряд мероприятий: мониторинг водных объектов; создание водоохранных зон; развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения; очистка промышленных и бытовых сточных вод; очистка и обеззараживание поверхностных и подземных вод, используемых для питьевых целей; наличие водоохранных лесных насаждений (до 50% хвойные породы, липа, тополь).

Мероприятия технологического характера

Меры технологического характера имеют целью разработку и применение безотходных производственных технологий, максимальное осуществление утилизации различных компонентов сырья и побочных продуктов производства. На промышленных предприятиях проводится замена токсичных продуктов на менее токсичные, внедряется бессточное производство. Перед сбросом сточных вод в водоемы предусматривается устройство очистных сооружений, сбросы осуществляются в разное время суток.

Существует несколько перспективных путей снижения количества загрязненных сточных вод: разработка и внедрение безводных технологических процессов; усовершенствование существующих процессов; разработка и внедрение более совершенного оборудования; внедрение аппаратов воздушного охлаждения; повторное использование очищенных сточных вод.

Наиболее рациональный способ сокращения объема сточных вод - создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, исключающих сброс воды в водоемы. При таком водоснабжении предусматривается необходимая очистка сточной воды, охлаждение оборотной воды, обработка и повторное использование. Применение оборотного водоснабжения позволяет в 20-50 раз уменьшить потребление природной воды. Создание замкнутых систем технического водоснабжения с извлечением данных компонентов предусматривается при строительстве новых и реконструкции старых производств.

Организация зон санитарной защиты

Важное место в охране воды от загрязнения принадлежит организации и эксплуатации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения. Водоохранными зонами являются территории, примыкающие к акватории рек, водохранилищ и других поверхностных водных объектов. Зоны санитарной охраны устанавливаются в целях охраны водных объектов, используемых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также содержащих природные лечебные ресурсы и организуются в составе трех поясов: первый пояс (строгого режима), второй (пояс ограничений для защиты от возможного микробного загрязнения), третий (пояс ограничений для защиты от возможного химического загрязнения). Границы поясов и комплекс проводимых мероприятий устанавливаются в зависимости от вида водоисточников, степени их защищенности, возможности загрязнения, особенности санитарного состояния.

Пояс строгого режима включает территорию водозабора, водоподъемные устройства, головные сооружения, водопроводящий канал. Он предназначен для защиты места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения или повреждения.

Первый пояс ограждается и охраняется. Границы первого пояса водопровода из водоисточника устанавливается в радиусе 30-50 м. Первый пояс водопровода из открытого проточного водоема устанавливается на расстоянии 200 м вверх по течению, 100 м вниз по течению, 100 м по прилегающему к водозабору берегу от линии уреза воды.

Пояса ограничений включают территорию, предназначенную для предупреждения загрязнения воды источников водоснабжения. Размещение на этой территории различных объектов контролируется органами санитарно-эпидемиологической службы. В пределах второго и третьего поясов ограничивается строительство, спуск сточных вод, не разрешается использование водоема в спортивных и прочих целях.

Граница второго пояса поверхностных источников на водоеме должна быть удалена по акватории во все стороны от водозабора на 3-5 км, а боковые границы должны быть расположены на расстоянии 500-1000 м от уреза воды при летне-осенней межени. Граница третьего пояса на водоеме совпадает с границей второго пояса.

Размеры второго пояса для подземных источников определяются гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что микробное загрязнение, поступающее в водоносный пласт за пределами второго пояса, не достигает водозабора. Основным параметром, определяющим границы второго пояса, является время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору. Это время зависит от типа водозабора, гидрологических условий, степени защищенности подземных вод. Граница третьего пояса также определяется гидродинамическими расчетами с учетом времени продвижения химического загрязнения к водозабору.

Очистка бытовых сточных вод

При очистке сточных вод производится разрушение или извлечение из них вредных веществ.

Очистка бытовых сточных вод осуществляется канализацией – комплексом инженерно-технических сооружений и санитарных мероприятий, которые обеспечивают сбор, удаление, очистку, обеззараживание и обезвреживание сточных вод механическими и биологическими методами. При механической очистке сточные воды разделяют на жидкую и твердую части. Жидкая далее подвергается биологической очистке, которая может быть естественной и искусственной. Естественная биологическая очистка осуществляется на земледельческих полях орошения и фильтрации, а также в биологических прудах. Искусственная биологическая очистка проводится на специальных сооружениях (биофильтрах, аэротенках). Образующийся при этом ил обрабатывают на иловых площадках или в специальных устройствах – метатенках. Биологические пруды предназначены для глубокой очистки бытовых и производственных сточных вод, предварительно прошедших очистку на локальных очистных сооружениях. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. В окислительных процессах большую роль играет водная растительность, которая способствует снижению биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема.

В основе биологической очистки лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), который включает множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов - водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).

При суточных расходах бытовых сточных вод до 20 - 30 тыс. м 3 /сут широкое применение находят биофильтры, представляющие собой резервуар, который заполняется загрузочным материалом (гравий, керамзит, шлак). Сточная вода подается выше поверхности загрузочного материала; равномерно над ней распределяется через загрузочный материал, на поверхности которого образуется биологическая пленка (биоценоз), аналогичный активному илу в аэротенке.

Обеззараживание сточных вод , прошедших и не прошедших стадию биологической очистки, проводят газообразным хлором, хлорной известью и гипохлоритом натрия. Внедряется также обеззараживание озоном, УФ-лучами и электроимпульсным разрядом.

Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже его границы по течению водотока.

Очистка производственных сточных вод

Методы очистки производственных сточных вод подразделяются на механические, химические, физико-химические и биологические.

Для механической очистки применяются решетки, на которых задерживаются грубые примеси размером больше 5 мм; сита, задерживающие примеси размером до 5 мм; песколовки, служащие для задержания минеральных загрязнений; жироловки, маслоловушки, нефтеловушки, смолоуловители для улавливания соответствующих загрязнений, более легких, чем вода; отстойники для осаждения взвешенных веществ с удельным весом больше единицы.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90 % нерастворимых механических примесей различного характера (песок, глинистые частицы, окалина и другие), а из бытовых - до 60 %.

В целях очистки сточных вод от нефтепродуктов также широко применяется метод отстаивания, который в данном случае основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктом

Частицы последних под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму, и их размеры находятся в диапазоне от 2 до 3х10 2 мкм. В основе процесса отстаивания лежит принцип выделения нефтепродуктов под действием разности плотностей воды и частиц масла. Содержание нефтепродуктов в стоках находится в широких пределах и составляет в среднем 100 мг/дм 3 .

Выделение нефтепродуктов производится в нефтеловушках. Грязная вода подается в приемную камеру и, пройдя под перегородкой, попадает в отстойную камеру, где и происходит процесс разделения воды и нефтепродуктов. Очищенная вода выводится из нефтеловушки, а нефтепродукты образуют пленку на поверхности воды и удаляются специальным устройством. Подобным образом устроены жироловушки, маслоловушки и смололовушки, использующие принцип разности плотности воды и загрязнений, более легких (например, масло), чем вода.

Основными приемами химических методов являются нейтрализация, окисление и восстановление. Они могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими.

В целях нейтрализации кислых вод применяют щелочные реагенты: известь СаО, гашеную известь Са(ОН) 2 , кальцинированную соду Na 2 CO 3 , каустическую соду NaOH, аммиачную воду, а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк, доломит, магнезит, мел).

Для нейтрализации щелочных вод наиболее часто применяются кислоты: серная, соляная, азотная, реже уксусная. Возможно использование для этих целей также дымовых газов, содержащих СО 2 , SО 2 , NO X .

Сточные воды, содержащие окисленные переменновалентные элементы (Cr 6+ , Cl - , C1 5+ , N 3+ , N 5+ и др.), обезвреживаются в две ступени. На первой элементы, находящиеся в высшей (или высокой) степени окисления, восстанавливаются до низшей (или промежуточной) валентности, при которой данный элемент на второй ступени очистки может быть выделен из жидкой фазы в виде осадка, газа или переведен в малотоксичную форму.

К физико-химическим методам относятся коагуляция, флокуляция, флотация, сорбция, адсорбция, экстракция, ионный обмен.

Коагуляция – процесс укрупнения коллоидных частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. Коагуляция не только приводит к слипанию частиц, но и нарушает агрегативную устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит разделение твердой и жидкой фаз.

Флотацией называется процесс выделения из воды в пенный слой взвешенных и эмульгированных загрязнений в результате прилипания к пузырькам газа, подаваемого снизу в очищаемой жидкости.

Сорбция представляет собой метод глубокой очистки производственных сточных вод от растворенных органических и некоторых неорганических загрязнений. В процессах водообработки она может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими биологическими, химическими методами. Сорбция позволяет не только выделить и сконцентрировать загрязнения, но и утилизировать их в технологическом процессе, а очищенные воды использовать в оборотном водоснабжении.

Механизм адсорбции заключается в переходе молекулы растворенного вещества из объема жидкости на поверхность твердого сорбента под действием его силового поля. В качестве сорбентов используют различные естественные и искусственные материалы: золу, коксовую мелочь, торф, цеолиты, активные глины и др. Особенно широко для этих целей применяются активированные угли, удельная поверхность адсорбции достигает 400 - 900 м 2 /г.

Для концентрированных сточных вод, содержащих органические загрязнения, представляющие техническую ценность, эффективным методом очистки является экстракция. Она основана на смешивании двух взаимонерастворимых жидкостей (одна из которых сточная вода) и распределении в них, согласно растворимости, загрязненного вещества.

Ионный обмен - извлечение катионов и анионов из растворенных в сточных водах загрязнений при помощи ионитов, являющихся твердыми природными или искусственными материалами (например, искусственные ионообменные смолы). Извлеченные при помощи ионного обмена вещества в дальнейшем утилизируются или уничтожаются. Катиониты вступают в обмен с катионами, аниониты - с анионами.

Поверхностная гидросфера

Поверхностные воды охраняют от засорения (загрязнения крупным мусором), загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др. Истощение поверхностных вод предотвращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.

Важнейшая и наиболее сложная проблема - защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:

развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;

очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;

очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Главный загрязнитель поверностных вод - сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения.

При организации системы оборотного водоснабжения в нее включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод. При таком способе водоподготовки сточные воды все время находятся в обороте и попадание их в поверхностные водоемы полностью исключено.

Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем.

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалину и др.), а из бытовых сточных вод - до 60%. Для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов (рис. 1). Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- и маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.

Рис. 1. Схема устройства радиального отстойника: входная труба; 2 - отводящая труба; 3 - шламосборник; 4 - канал вывода шлама; 5 - механический скребок

На рис. 1 показан отстойник сильнозагрязиенных промстоков, которые до его сооружения сливались на открытый грунт. Сверху видна полимерная масса, похожая на лед. Эта масса выжигается непосредственно на поверхности пруда на открытом воздухе, загрязняя атмосферу. Определенная часть загрязняющих веществ из отстойника просачивается в нижележащие водоносные горизонты. По этим причинам подобную утилизацию вредных отходов производства нельзя считать экологически безопасной и следует рассматривать лишь как временную меру.

Химические и физико-химические методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод.

К основным химическим способам относят нейтрализацию и окисление. В первом случае для нейтрализации кислот и щелочей в сточные воды вводят специальные реагенты (известь, кальцинированную соду, аммиак), во втором - различные окислители. С их помощью сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.

При физико-химической очистке используются:

коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и пр.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются;

сорбция - способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение. Методом сорбции возможно извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующая их утилизация;

флотация - пропускание через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно-активные вещества, нефть, масла и другие загрязнения и образуют на поверхности воды легко удаляемый пенообразный слой.

Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используется биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Очистку ведут в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и в искусственных сооружениях (аэротенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы).

Традиционными сооружениями очистки бытовых и некоторых видов промышленных сточных вод являются аэротенки - специальные закрытые резервуары, по которым медленно пропускают стоки, обогащенные кислородом и смешанные с активным илом. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофных микроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесени, дрожжей, водных грибов, коловраток и др.), а также твердого субстрата.

В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод:

электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;

мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электродиализ и др.);

магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;

радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;

озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы;

внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования, и др.

Известно, что значительную роль в заражении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих: 1) соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов; 2) очаговую и ленточную обработку пестицидами вместо сплошной; 3) внесение удобрений в виде гранул и по возможности вместе с поливнойводой; 4) замену ядохимикатов биологическими способами за щиты растений, и т. д.

Очень сложна утилизация животноводческих стоков, губительно действующих на водные экосистемы. В настоящее время наиболее экономичной признана технология, при которой вредные стоки разделяют с помощью центрифугирования на твердую и жидкую фракции. При этом тверда: часть превращается в компост и ее вывозят на поля. Жидкая часть (навозная жижа) концентрацией до 18% проходит через реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяются метан, двуокись углерода и сероводород. Энергию этого биогаза используют для производства тепла и энергии.

Одним из перспективных способов уменьшения загрязнения поверхностных вод является закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты через систему поглощающих скважин (подземное захоронение) (рис. 2). При этом способе о падает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

Рис. 2. Схема «захоронения» промышленных сточных вод в глубокие водоносные горизонты: 1 - накопительная емкость; 2 - нагнетательная скважина; 3 - наблюдательные скважины; 4 - зона активного водообмена (пресные воды); 5 - зона замедленного водообмена; 6 - зона застойного режима (соленые воды); 7 - закаченные промышленные стоки.

Однако, по мнению многих ведущих специалистов, данный метод целесообразен для изоляции лишь небольших количеств высокотоксичных сточных вод, не поддающихся очистке существующими технологиями. Эти опасения связаны с тем, что очень трудно оценить возможные экологические последствия усиленного заводнения даже хорошо изолированных глубокозалегающих горизонтов подземных вод. К тому же технически очень сложно полностью исключить возможность проникновения удаляемых высокотоксичных промстоков на поверхность земли или в другие водоносные горизонты через затрубные пространства скважин.

Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и агротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек, а также образование эрозий, оползней, обрушение берегов т. д. Выполнение комплекса этих работ позволит уменьшить объем, загрязненного поверхностного стока, и будет способствовать чистоте водоемов. В этой связи огромное значение придается снижению процессов эвтрофикации водоемов, в частности водохранилищ, гидротехнических каскадов. Ширина водоохранной зоны рек может составлять от 0,1 до 1,5-2,0 км, включая пойму реки, террасы и склон коренного берега. Назначение водоохранной зоны позволяет предотвратить загрязнение, засорение и истощение водного объекта. В пределах водоохранных зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение ядохимикатов и удобрений, производство строительных работ и др.

Поверхностная гидросфера органично связана с атмосферой, подземной гидросферой, литосферой и с другими компонентами окружающей природной среды. Учитывая неразрывную взаимосвязь всех ее экосистем, невозможно обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков без защиты от загрязнения атмосферы, почв, подземных вод и др.

Для защиты поверхностных вод от загрязнения в ряде случаев необходимо идти на радикальные меры: закрытие или перепрофилирование загрязняющих производств, полный перевод сточных вод на замкнутый цикл водопотребления и т. д. Так, например, кардинальное решение проблемы предотвращения загрязнения Байкала состоит не в том, чтобы сбрасывать в него даже хорошо очищенные, но все же губительные для водных организмов промстоки и пылегазовые выбросы, а в том, чтобы полностью исключить их попадание в озеро и в атмосферу.

Подземная гидросфера

Основные мероприятия по защите подземных вод, проводимые в настоящее время, заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и для поверхностных вод, эта большая и сложная проблема может быть успешно решена лишь в неразрывной связи с охраной всей окружающей природной среды.

Для борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, пригодных для целей питьевого водоснабжения, предусматривают различные меры, в том числе: регулирование режима водоотбора подземных вод; более рациональное размещение водозаборов по площади; определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования; введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин.

В последние годы для предупреждения истощения подземных вод все чаще применяют искусственное пополнение их запасов путем перевода поверхностного стока в подземный. Пополнение осуществляется путем инфильтрации (просачивания) воды из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища) в водоносные пласты. Подземные воды получают при этом дополнительное питание, что позволяет увеличивать производительность водозаборов без истощения естественных запасов.

Меры борьбы с загрязнением подземных вод: подразделяют на: 1) профилактические и 2) специальные, задача которых - локализовать или ликвидировать очаг загрязнения.

Ликвидировать очаг загрязнения, т. е. извлечь из подземных вод и горных пород загрязняющие вещества, весьма сложно, на это могут уйти многие годы. Поэтому профилактические меры являются главными в природоохранных мероприятиях. Предотвратить загрязнение подземных вод можно различными путями. Для этого совершенствуют методы очистки сточных вод, чтобы исключить попадание загрязненных стоков в подземные воды. Внедряют производства с бессточной технологией, тщательно экранируют чаши бассейнов с промышленными стоками, снижают опасные газодымовые выбросы на предприятиях, регламентируют использование пестицидов и удобрений на сельскохозяйственных работах и т. д.

Важнейшей мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов является устройство вокруг них зон санитарной охраны.

Зоны санитарной охраны (ЗСО) - это территории вокруг водозаборов, создаваемые для исключения возможности загрязнения подземных вод. На их территории запрещается размещение любых объектов, могущих вызвать химическое или бактериальное загрязнения (шламохранилища, животноводческие комплексы, птицефабрики и т. д.). Запрещается также использование минеральных удобрений и пестицидов, промышленная рубка леса. Ограничивается или запрещается и другая производственная и хозяйственная деятельность человека.

Специальные мероприятия по защите подземных вод от загрязнения направлены на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод из специальных скважин.

Мероприятия по защите подземных вод от истощения и загрязнения проводятся в общем комплексе природоохранных мер.

Поверхностные воды защищают от засорения, загрязнения и истощения. Для защиты от засорения предотвращают попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и других предметов. Для защиты от истощения контролируют минимально допустимые стоки вод. Для защиты от загрязнения применяют следующие мероприятия:

– развитие безотходных и безводных технологий и оборотного водоснабжения;

– очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

– закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение);

– очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Безотходные и безводные технологии и оборотное водоснабжение. Главный загрязнитель поверхностных вод – сточные воды. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения сточными водами являются безводные и безотходные технологии. На начальном этапе создается оборотное водоснабжение. В его систему включают ряд очистных сооружений и установок, что создает замкнутый цикл использования сточных вод, которые при таком способе все время находятся в обороте и не попадают в поверхностные водоемы.

Очистка сточных вод. Существуют различные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический, биологический и термический. В зависимости от вида сточных вод их очистка может производиться каким-либо одним или комбинированными способами, с обработкой осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживанием сточных вод перед сбросом их в водоем.

Механическая очистка основана на процеживании, отстаивании и фильтровании. При этом из сточных вод удаляются нерастворимые механические примеси: песок, глинистые частицы, окалина и др. Физико-химическая очистка предполагает коагуляцию, сорбцию, флотацию, экстракцию и другие методы. Из сточных вод удаляются тонкодисперсные взвешенные частицы, минеральные и органические вещества. Химическая очистка основана на процессах нейтрализации, окисления, озонировании, хлорировании. Сточные воды очищаются от токсичных веществ и микроорганизмов. Биологическая (биохимическая) очистка основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания многие органические и неорганические соединения из сточных вод (сероводород, аммиак, нитриты и т. д.). К термическим методам прибегают при очистке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты, разрушающиеся при высоких температурах.

При всех методах очистки сточных вод необходима обработка и утилизация образующихся шламов и осадков (особенно при очистке токсичных промстоков). С этой целью их складируют на специальных полигонах, обрабатывают в биологических сооружениях, перерабатывают с помощью растений (гиацинты, тростник и др.) или сжигают в специальных печах.

Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение) осуществляется через систему поглощающих скважин. При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

Агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия защищают поверхностные воды от загрязнения и засорения. Они предотвращают эвтрофикацию озер, водохранилищ и малых рек, возникновение эрозии, оползней, обрушение берегов, уменьшают загрязненный поверхностный сток.

Водоохранные зоны защищают поверхностные воды от загрязнения, засорения и истощения. Они создаются на всех водных объектах. Их ширина на реках составляет от 0,1 до 1,5–2,0 км, включая пойму реки, террасы и береговой склон. В пределах этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение пестицидов и удобрений, строительные работы и др.

Подземные воды охраняют от загрязнения и истощения. Для защиты от истощения применяют:

– регулирование режима водозабора подземных вод;

– рациональное размещение водозаборов по площади;

– определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования,

– введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др.

Для защиты подземных вод от загрязнения применяют две группы мероприятий: профилактические и специальные.

Профилактические мероприятия направлены на предупреждение загрязнения. Они предусматривают устройство зон санитарной охраны (ЗСО) – территорий вокруг источников централизованного питьевого водоснабжения, создаваемых для исключения возможности загрязнения подземных вод.

Специальные мероприятия направлены на локализацию или ликвидацию очага загрязнения. Они предусматривают изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод.

Владельцы патента RU 2338835:

Изобретение относится к области экологии и предназначено для снижения степени загрязнения грунтовых вод при инфильтрации атмосферных осадков через толщу бытовых, промышленных и сельскохозяйственных отходов в местах их складирования. Изобретение может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве, в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. Способ защиты грунтовых вод включает возведение контурной противофильтрационной завесы в сочетании с поверхностными дренажными устройствами в виде контурной и законтурной канав, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара. Контурную канаву выполняют с порогами и оборудуют лотками с перфорированным дном, а контурную противофильтрационную завесу устраивают на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия. Отвод воды из резервуара прекращают при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ. Изобретение позволяет снизить трудоемкость при возведении контурных противофильтрационных завес без снижения их эффективности защиты грунтовых вод от загрязнения в местах складирования твердых бытовых и промышленных отходов. 1 ил.

Известен способ предотвращения загрязнения подземных и грунтовых вод (патент РФ №2141441, МПК В65G 5/00, опубл. 20.11.1999 г.) грунтов и почв промышленными отходами и продуктами аварийных выбросов и утечек. В этом способе противофильтрационную завесу в виде дуги создают с применением струйной технологии в верхней части водоносного горизонта высотой, равной высоте загрязненного потока. Дуга вогнутой частью обращена к источнику загрязнения. Удаление загрязнения выполняют через скважину, участок которой над водоносным горизонтом герметизируют. Способ позволяет снизить объем загрязненной воды и повысить надежность защиты подземных вод.

Недостатком вышеописанного способа является трудоемкость оборудования противофильтрационной завесы в грунте с применением струйной технологии.

Наиболее близким к предлагаемому способу защиты грунтовых вод от загрязнения является способ охраны горных выработок и котлованов от притоков подземных вод с использованием контурных противофильтрационных завес в сочетании с поверхностными дренажными устройствами, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара («Справочник по осушению горных пород». Под редакцией И.К.Станченко. М.: Недра, 1984. - С.184-185, 278 с.). Контурные противофильтрационные завесы создают путем устройства замкнутой по контуру котлована траншеи и ее заполнения слабопроницаемым материалом (например, глиной). Дренажные устройства представляют собой открытые канавы, расположенные с внутренней и внешней стороны завесы.

Недостатком способа является высокая трудоемкость возведения контурных противофильтрационных завес.

Изобретение решает задачу снижения трудоемкости при возведении контурных противофильтрационных завес без снижения их эффективности защиты грунтовых вод от загрязнения в местах складирования твердых бытовых и промышленных отходов.

Для достижения указанного технического результата в известном способе защиты грунтовых вод, включающем возведение контурной противофильтрационной завесы в сочетании с поверхностными дренажными устройствами в виде контурной и законтурной канав, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара, предлагается контурную канаву выполнить с порогами и оборудовать лотками с перфорированным дном, а контурную противофильтрационную завесу устраивать на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия, а отвод воды из резервуара прекращать при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ.

Способ поясняется чертежом, на котором изображен вертикальный разрез полигона твердых бытовых отходов и толщи подстилающих горных пород по направлению стока поверхностных грунтовых вод.

На чертеже приняты следующие обозначения:

1 - канава для отвода законтурных поверхностных вод;

2 - законтурная канава;

3 - контурная канава;

4 - толща отходов;

5 - инфильтрат;

6 - атмосферные осадки;

7 - вал из грунта от проходки канав;

8 - грунтовые воды;

9 - контурная противофильтрационная завеса;

10 - водоносный слой;

11 - водоупор;

12 - резервуар для сбора загрязненных вод (совершенный колодец);

ΔУГВ1 - уровень грунтовых вод до выпадения осадков;

ΔУГВ2 - уровень грунтовых вод во время осадков.

Способ осуществляется следующим образом. По контуру полигона твердых бытовых или иных отходов 4 устраивают замкнутые, концентрически расположенные законтурную канаву 2 и контурную канаву 3. Законтурную канаву 2 соединяют с отводной канавой 1, а контурную канаву 3 сообщают с резервуаром 10 для сбора загрязненного инфильтрата 5 при протекании атмосферных осадков 6 через толщу отходов 4. Между канавами 2 и 3 размещают вал 7 из грунта, полученного при их проходке. Контурную канаву 3 оборудуют лотками с перфорированным дном и порогами (на чертеже не показаны), высоту и расстояние между которыми определяют исходя из уклона дна канавы, с таким расчетом, чтобы при полном стоке воды из канавы во всех ее отсеках между порогами оставался слой воды. Например, высоту порогов в лотках можно принять равной 2/3 высоты лотка, а расстояние между порогами принять по зависимости

где l - расстояние между порогами;

h n - высота порога;

J - максимальный уклон дна внутри контурной канавы.

Перед выпадением атмосферных осадков 6 в отсеки канавы 3 насыпают соль, содержащую одновалентные катионы калия или натрия (например, NaCl), или наливают приготовленный раствор. Этот раствор (при размещении в канаве кристаллической соли раствор образуется во время выпадения осадков) проникает в водоносный слой 10 пород и над водоупором 11 по всему контуру полигона отходов 4 одновременно с проникновением в грунт загрязненного инфильтрата 5 формируется кольцевая замкнутая область 9 с существенно пониженной проницаемостью, которая выполняет роль противофильтрационной завесы (согласно данным, приведенным на стр.247 в книге Денисова «Инженерная геология». М.: Стройиздат, 1960. - 404 с., а также проведенным в лабораторных условиях опытам водопроницаемость пород, содержащих даже незначительное количество глинистых частиц, уменьшается в присутствии одновалентных катионов калия или натрия в сотни раз).

Грунтовые воды во время выпадения осадков обтекают контурную противофильтрационную завесу с внешней стороны, не попадая в грунт, непосредственно расположенный под толщей отходов 4. Инфильтрат 5, загрязненный в результате прохождения через толщу отходов 4, собирается в резервуаре 12 и отводится из него одним из известных способов в очистные сооружения. Поверхностный сток за пределами полигона собирается внешней канавой 2 и далее отводится канавой 1 вниз по рельефу.

Во время и после выпадения осадков периодически, например, раз в сутки производят химанализ поступающей в резервуар воды. Отвод воды из резервуара прекращают при снижении концентрации загрязняющих веществ и соли, используемой для создания противофильтрационной завесы до допустимых норм. Количество соли, необходимое для создания надежной противофильтрационной завесы, определяют опытным путем. После прекращения отвода воды из резервуара грунтовые воды следуют под полигоном транзитом.

Именно оборудование контурной канавы лотками с перфорированным дном и порогами, устройство контурной противофильтрационной завесы на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия, проведение периодического анализа воды, поступающей в резервуар, и прекращение отвода воды из резервуара при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ позволяет избежать загрязнения грунтовых вод в местах складирования твердых бытовых и иных отходов и существенно снижает трудоемкость возведения контурной противофильтрационной завесы.

Способ защиты грунтовых вод от загрязнения при инфильтрации атмосферных осадков на полигонах твердых бытовых и промышленных отходов, включающий возведение контурной противофильтрационной завесы в сочетании с поверхностными дренажными устройствами в виде контурной и законтурной канав, оборудование сборного резервуара и отвод воды из резервуара, отличающийся тем, что контурную канаву выполняют с порогами и оборудуют лотками с перфорированным дном, контурную противофильтрационную завесу устраивают на время выпадения осадков путем размещения в лотках солей, содержащих одновалентные катионы калия или натрия, а отвод воды из резервуара прекращают при достижении предельно допустимой концентрации в воде загрязняющих веществ.

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля за противофильтрационной защитой водохозяйственных гидротехнических и гидромелиоративных объектов. .

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях, и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых, а также в гидротехническом строительстве.

Изобретение относится к охране грунтовых вод и открытых водотоков и предназначено для перехвата загрязненных грунтовых потоков из прудов-накопителей отходов производства, стоков животноводческих комплексов, утечек нефти и нефтепродуктов из нефтехранилищ, бензоколонок, выноса с полей орошения ядохимикатов, таких как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др.

Изобретение относится к области экологии и рационального природопользования, а именно способам консервации ценных компонентов в хранилищах минеральных отходов, а также предотвращения загрязнения грунтов, подземных вод и атмосферного воздуха токсичными химическими веществами, в частности к созданию экранов шламохранилищ, карт намыва и отвалов, препятствующих загрязнению подземных вод токсичными компонентами и пылению, с выносом компонентов, в том числе ценных.

Гидросфера включает в себя все водоемы нашей планеты, а также грунтовые воды, пары и газы атмосферы, ледники. Эти источники необходимы природе для поддержание жизни. Сейчас качество воды значительно ухудшилось из-за антропогенной деятельности. Из-за этого мы говорим о многих глобальных проблемах гидросферы:

химическое загрязнение воды;
загрязнение мусором и отходами;
уничтожение флоры и фауны, проживающей в водоемах;
загрязнение воды нефтью;

Все эти проблемы обусловлены плохим качеством и недостаточным количеством воды на планете. Несмотря на то, что большая часть поверхности земли, а именно 70,8% укрыта водой, не всем людям хватает питьевой воды. Дело в том, что вода морей и океанов слишком соленая и непригодна для питья. Для этого используется вода пресных озер и подземных источников. Из мировых запасов воды только 1% содержится в пресных водоемах. В теории еще 2% воды, которая в твердом состоянии в ледниках подходит для питья, если ее разморозить и очистить.

Использование воды в промышленности

Основные проблемы водных ресурсов заключаются в том, что они широко применяются в промышленности: металлургии и машиностроении, энергетике и пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и химической индустрии. Использованная вода часто уже не пригодна для дальнейшего применения. Конечно, предприятия, когда ее сливают, не очищают, поэтому сельскохозяйственные и промышленные стоки попадают в Мировой океан.

Одной из проблем водных ресурсов является ее использование в коммунальном хозяйстве. Далеко не во всех странах люди обеспечены водоснабжением, а трубопроводы оставляют желать лучшего. Что касается канализации и стоков, то они прямо без очищения сливаются в водоемы.

Актуальность охраны водоемов

Чтобы решить многие , нужно проводить охрану водных ресурсов. Это осуществляется на государственном уровне, но также обычные люди могут внести свою лепту:

уменьшить расход воды в промышленности;
рационально расходовать водные ресурсы;
очищать загрязненную воду (промышленных и бытовых стоков);
проводить очищение акваторий;
устранять последствия аварий, загрязняющих водоемы;
экономить воду в повседневном использовании;
не оставлять водопроводные краны открытыми.

Это те действия по охране воды, которые помогут сохранить нашу планету голубой (от воды), а, значит, обеспечат поддержание жизни на земле.

Главная » Глаголы » Проект защита воды от загрязнений. Разработка мероприятий по защите поверхностных водных объектов от загрязнения и засорения