Загрязнение воды подразделяют на физическое, химическое, биологическое и тепловое
Физическое загрязнение возникает вследствие увеличения в воде нерастворимых примесей — песка, глины, ила за счет смыва дождевыми водами с распаханных участков (полей), поступления суспензий из действующих предприятий горнодобывающей промышленности, пыли, переносится ветром в сухую погоду и т.п. Твердые частицы снижают прозрачность воды, подавляя развитие водных растений, забивают жабры рыб и других водных животных, ухудшая вкусовые качества воды, а то и делают ее вообще непригодной для потребления.
Химическое загрязнение воды происходит за счет поступления в водоемы со сточными водами различных вредных примесей неорганического (кислоты, щелочи, минеральные соли) и органического происхождения (нефть и нефтепродукты, моющие средства, пестициды и т.п.) Вредное воздействие токсичных веществ, попадает в водоемы, усиливается за счет так называемого кумулятивного эффекта, заключается в прогрессирующем увеличении содержания химических соединений в каждой последовательной звене пищевой цепочки. Так, в фитопланктоне содержание вредного соединения оказывается вдесятеро выше, чем у воде, в зоопланктоне (личинки, мелкие рачки и т.п.) — еще в десять пятеро, в рыбе, которая питается зоопланктоном, — еще десять раз А в организме хищных рыб (таких как щука или судак) концентрация яда увеличивается еще десять раз и, следовательно, будет в десять тысяч раз выше, чем в воде.
Особого вреда водоемам наносят нефть и нефтепродукты, которые образуют на поверхности пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой и снижает содержание кислорода в воде, 1 т нефти способна расплыться на 12 км 2 поверхности воды. Оседая на дно, сгустки мазута убивают донные микроорганизмы, участвующие в самоочищении воды
Основными загрязнителями воды являются химические, нефтеперерабатывающие и целлюлозно-бумажные заводы, крупные животноводческие комплексы, горнорудная промышленность последнее время особое место среди загрязнителей воды занимают синтетические моющие средства. Эти вещества чрезвычайно устойчивы, сохраняются в воде годами Большинство из них содержит фосфор, что способствует бурному размножению в воде сине-зеленых водорослей и "цветению" водоемов, которое сопровождается резким снижением в воде содержания кислорода, "Замора" рыбы, гибелью других водных животных
Биологическое загрязнение водоемов заключается в поступлении в них со встречными водами различных микроорганизмов (бактерий, вирусов), спор грибков, яиц червей и т д, многие из которых являются болезнетворными для людей, животных и растений Среди биологических загрязнителей первое место занимают коммунально-бытовые стоки (особенно, если они неочищенные или очищенные недостаточно), а также стоки предприятий сахарных заводов, мясо комбинатов, заводов, обрабатывают кожу, деревообрабатывающих комбинатов
Типы загрязнений и очистка воды
Значение чистой воды для человека трудно переоценить. К сожалению, вода практически никогда не бывает чистой, то есть всегда содержит какие-то примеси и растворенные вещества. Она растворяет в себе огромное количество химических веществ, как органических, так и неорганических. Некоторые из них сами по себе возможно и не очень вредны для организма, но становятся вредными при контакте с другими. Другие же полезны, но сочетания могут приносить вред, в целом не сравнимый с пользой. Другая разновидность примесей — микроорганизмы, которые вызывают массу заболеваний: бактерии, вирусы, грибы, простейшие и т.д. Известно, что поступление в организм с питьевой водой веществ, в концентрациях выше предельно-допустимых, может вызвать необратимые изменения в работе важнейших систем жизнедеятельности человека.
Существуют различные методы очистки воды для приведения ее к норме. Рассмотрим наиболее распространенные из них:
Предварительная очистка воды
Если в качестве источника водоснабжения для приготовления питьевой воды используются поверхностные и подземные воды, требуется проведение тщательной предварительной очистки, которая включает в себя:
• первичное отстаивание с применением или без применения реагентов, в зависимости от состава исходной воды.
• коагуляция (т.е. введение в обрабатываемую воду солей алюминия, железа или полиэлектролитов), для укрупнения взвешенных и коллоидных частиц и перевода их в фильтруемую форму.
• механическая очистка воды с помощью фильтрования. Очистка воды с помощью фильтрования применяется для самых различных целей. Для очистки воды, подаваемой из общественных водопроводных сетей, как правило, применяется тонкое фильтрование с использованием:
— фильтров обратной промывки (данный тип фильтров представляет собой сетчатые фильтры, очистка в которых происходит посредством осаждения механических загрязнений на сетке фильтра и при обратной промывке водой смываются в дренаж)
— или патронных фильтров (данный тип фильтров представляет собой колбу со сменным фильтрующим элементом – патроном (картриджем), по истечении срока службы которого, производится замена на новый фильтрующий элемент).
Очистка воды от железа
Решение проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной задачей, в связи с этим вряд ли возможно установить какие-либо универсальные правила очистки.
Наиболее часто используемыми методами при очистке воды от железа являются:
• аэрация, т. е. Нагнетание воздуха и интенсивный процесс окисления в емкости. Расход воздуха для насыщения воды кислородом составляет около 30 л/м 3 .
• обработка воды сильными окислителями – озон, хлор, гипохлорит натрия, перманганат калия.
• фильтрование через модифицированную загрузку (пропускание воды через материалы для удаления железа, которые осуществляют не только очистку воды от окисленного железа (осадка), но и от растворенного железа с помощью химического взаимодействия).
Очистка воды обеззараживанием
Обеззараживание питьевой воды имеет важное значение в общем цикле очистки воды и почти повсеместное применение, так как это последний барьер на пути передачи связанных с водой бактериальных и вирусных болезней. Обеззараживание воды является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания.
Обычными методами обеззараживания при очистке воды являются:
• хлорирование путем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция;
Очистка воды на активированном угле
Очистка воды на активированном угле чаще всего применяется на одной из последних ступеней очистки и является одним из классических способов получения питьевой воды. Такую дополнительную очистку воды необходимо в тех случаях, когда требуется устранить незначительные нарушения показателей цветности, вкуса и запаха воды. Активные угли также используются для очистки муниципальной водопроводной воды от хлора и хлорсодержащих соединений.
Котлярова Виктория Валентиновна,доктор философских наук, профессор,Донской государственный технический университет (филиал) ДГТУ в г.Шахты Ростовской областиBiktoria66@mail.ru
Береснев Алексей Васильевич, студент, Донской государственный технический университет (филиал) ДГТУ в г.Шахты Ростовской областиlebedev.199718@mail.ru
Загрязнение природных вод и способы их очистки
Аннотация. В работе рассмотрены проблемы загрязнения природных вод промышленными предприятиями, предприятиями теплоэнергетики, а также антропогенное вмешательство, вызывающее ухудшение качества воды, влияющее на здоровье человека, что является проблемой, имеющей приоритетное социальноэкономическое значение.Ключевые слова:экологическое загрязнение, экологическая проблема, очистка воды, виды загрязняющих веществ, эстрагент, эвтрофикация, аэротенк, коагуляция, флотация, биофильтр, экстракция.
Вода главная составляющая массы тела всех живых организмов: в организме человека она занимает около 75%, в растительном организме —до 95%. обмен веществ одна из важнейших физиологических функций организма, который с свою очередь не может обойтись без воды, что угрожает многим важным процессам организма.Вмировом океане, который занимает 70% поверхности земного шара, находится основной запас воды. С древних времен человек использует для своих нужд как поверхностные воды(реки, озера), так и подземные воды, строя для их добычи колодцы и скважины. В мировом океане, находится около 2% пресной воды. В данный момент актуальность проблемы недостатка пресных воднабирает обороты, люди же в свою очередьстараются защитить пресные водоемы от загрязнения.
Главной причиной современного загрязнения природных вод является антропогенное загрязнение.
Вопервых, как в воде, так и воздухе,протекают процессы самоочистки. Регулярность полной самоочистки мирового океана составляет около 2500 лет, грунтовых вод1400 лет, озер18 лет, рек15 дней. В атмосфере периодичность очистки сравнительно мала, около 10 дней.
Вовторых,более разнообразные загрязнители водоемов:Сток вод с промышленных предприятий;Стоки с полей и сельскохозяйственных угодий;Выпадение загрязненных осадков на водоемы;Стокис городов и населенных пунктов;
Втретьих, в воде, как растворителе, повышается глубина химических реакций. Получившиеся новые соединения, еще более вредные чем первые.Общая масса загрязняющих веществ в гидросфере равна 15 млрд. тонн в год. Загрязнение водыэто снижение ее функций в результате увеличения концентрации вредных веществ.
Существуют три основных вида загрязнений:
1. Химическое загрязнение.
Опасным загрязнителем этого вида являютсясоли тяжелых металлов(ртути, свинца, железа, меди). Загрязнение ртутью, вредит продукции морских экосистем, нарушает развитие фитопланктона. Другими загрязняющими веществами являются нефть и нефтепродукты. Загрязнение ими мирового океана превышает 10 млн. тон в год. Тонна нефти покрывает масляной пленкой до 12 кв. км воды. Нефтью пораженапятая часть мирового океана. Если размер нефтяного пятна превышает 10 кв. м , то он приводит к смерти живых организмов, птиц и млекопитающих, мешает фотосинтезу и газообмену между атмосферой и гидросферой. Еще одним видом химического загрязнения является эвтрофикация водоемов, то есть высокое содержание в них фосфатов и нитратов. Это приводит к перенасыщению водоемов удобрениями и возникновению в них интенсивного роста микроорганизмовводорослей. Размножающиеся водоросли поглощают из воды большие объемы кислорода, растения и животные не могут существовать в такой среде и погибают, образовывая микроорганизмы которые способны разлагать растительные и животные ткани, в результатом происходит загнивание водоема превращение его в болото.
Органическое загрязнение наличие в сточных водах веществ органического происхождения, губительно влияют на водоемы. Оседая на дно, они могут задерживать или прекращатьжизнедеятельность микроорганизмов очищающих воду. При гниении остатков образуются отравляющие вещества, которые загрязняют всю воду в водоеме. Также наличие органических остатков мешает проникновению света в глубь воды, замедляя процесс фотосинтеза.
2. Биологическое загрязнение.
Это загрязнение, связанное с сбросом в воды водоемов веществ органического происхождения со способностью брожения. Это могут быть городские и промышленные сточные воды, в состав которых входят пищевые продукты и фекалии, сточные воды целлюлознобумажных заводов, сточные воды сахарных заводов. Большое количество биогенного вещества даютсельскохозяйственные комплексы. К примеру, 1 сельскохозяйственный комплекс до откорма 10 тысяч голов крупного рогатого скота дает такое же количество сточных вод, что и город с 100 тысячным населением. Вовремя половодья и ливневых дождей с таких комплексов, в водные объекты, смываются огромные объемы почв, минеральных удобрений и органики. Эвтрофикация является следствием без мерно большого обогащения биогенами водных масс, т.е стремительному повышению биопродуктивности. Начинается массированное размножение фитопланктона, в первую очередь примитивных синезеленых водорослей. "Цветение" воды и погибание масс водорослей становится причиной вторичного загрязнения. Впоследствии водоем медленно загнивает изза расходования всех запасов кислорода. Отсюда следует, что антропогенная эвтрофикация вызвана не ядовитыми загрязнениями, а тем что люди всегда считали безопаснымпочвой и органическими удобрениями. Что нарушает равновесие в экосистеме. Биологическое загрязнение служит причиной сильному бактериологическомузаражению воды. С загрязнениями этого вида связан рад проблем в сфере общественной гигиены(гепатит, холера, кишечные инфекции).
Одним из видов физического загрязнения является сброс в водоемы нерастворенных веществ, таких как глина, отходы при разработке шахт и карьеров. Осевшая на дно, глинистая тонкодисперсная субстанция может уничтожить выметанную рыбью икру.Следующим видом загрязнения выступает охота. Применение патронов, дроби (сплав свинца и сурьмы) несет за собой загрязнение окружающей среды и водоемов в частности. Подсчитано, что если 2 миллиона охотников выстрелят хоть раз, то они выпустят 32 тонны свинца. Свинец является тяжелым металлом способным к накоплению как в водоемах, так и в организмах его обитателей. Попадание свинца в зоб уток, вызывает у них сатурнизм. К данному типу относится также и тепловое загрязнение. Теплая вода от ТЭЦ поступает в водоем и приводит к повышению его температуры. Как известно из химии, при повышении температуры воды, растворимость в ней газа убывает, что приводит к снижению кислорода в воде. Ухудшаются функции дыхания биоценозов, нарушается равновесие. Стремительно размножаются болезнетворные вирусы и микроорганизмы (яйца аскарид).
Таким образом, пути и источники загрязнения водоемов разнообразны и масштабны. В конечном итоге, на данный момент, загрязнены почти все реки мира и большая часть озер.
Способы очистки воды.
Существуют различные способы очистки воды:химическийфизикохимическиймеханическийбиологическийИсходя из уровня вредности и характера загрязнения, очистка воды производится какимнибудь одним методом или их комплексом.
1.К химическому способуочистки принадлежит нейтрализация и окисление. Впервом для нейтрализации щелочей и кислот в воду внедряют определенные реагенты(кальцинированную соль, аммиак, известь), во втором вводят различные окислители. Спомощью которых вода избавляется оттоксичных и других элементов.
Коагуляция состоит в введении в воду коагулянтов(солей аммония, меди, железа), для формирования хлопьевидного осадка, который легко удаляется.
Флотациязаключающаяся в пропуске через воду воздуха. При движении вверх газовые пузырьки захватывают ПАВ, нефть, масла и другие загрязнения и формируют на плоскости воды пену.
Экстракцияэтот метод характерен использованием экстрагентов. Экстрагентэто несмешиваемая с водой жидкость, которая намного лучше растворяет в себе загрязнители. Весь процесс происходит так: воду которую нужно очистить и экстрагент перемешиваются, чтобы развить большую поверхность контакта фаз, после этого в них начинается перераспределение загрязняющих элементов, основная часть которых переходит в экстрагент, в конце два вещества разделяют. Такой метод применяется для удаления органических соединений, таких как фенолы.
2. Механическая очисткаиспользуется при очистке воды от крупных твердообразных загрязнений. Этот метод выступает как стадия грубой очистки, чтобы снизить нагрузку на следующие стадии очистки. недостатком является малая производительность метода.
Процеживаниепредставляет пропуск воды через решетки и сита, на которых происходит удержание загрязнителей значительного размера. Его функцияубрать из очищаемый воды крупные загрязнители, чтобы снизить нагрузку на очистные сооружения, которые могут прийти в негодность изза больших механических включений.
Фильтрациябазируется на прохождении воды через пористый, фильтрующий материал. По своей функции фильтрация похожа на процеживание, но с помощью неё можно проводить и тонкую очистку.
3. Биологическая очисткаметоды данной группы основаны на применении живых организмов. Биологическая очистка наиболее передовая и перспективная тенденция в очистке вод. Для работы метода необходимо использование бактерий , грибов и водорослей. Одним из удобных качеств данного способа очистки является подбор организмов для очистки вод заданного химического состава.
Биологическая очистка может проводиться в следующих условиях:Биологические пруды;Поляфильтрации;Биофильтры;Аэротенки;
Биологический прудводоем, с наличием естественной аэрации, в котором находятся микрооргагизмы активного ила.
Поле фильтрацииучасток почвы ( глина, песок, торф), через который проводится фильтрация воды за счет нахождения в ней микроорганизмов. Такие сооружения неспособны очищать сильнозагрязненные воды.
Биофильтрэто установка, в которой слой загрузочного материала покрывается биопленкой из аэробных бактерий. Пропускаемая через этот слой вода фильтруется, избавляясь отзагрязнений.
Аэротенкпредставляет сложную установку, с искусственной аэрацией. в ней осуществляется очистка аэробными бактериями. Вода смешивается с илом и направляется в аэротенк. аэрация в аэротенке сопровождается насыщениемсреды кислородом, улучшаяпроцессы биоразложения загрязнений. Для большей эффективности процесса в аэротенк вместо атмосферного воздуха добавляется технический кислород.
Таким образом, защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рациональногоиспользования для нужд народного хозяйства одна из наиболее важных и актуальных проблем требующих безотлагательного решения.
Ссылки на источники1.Ильинский В. Г.,Аношин Е. А. Химическое загрязнение природных вод, № 7 /20112.Забегалова Г. Н., Паутова А. И.Химическое загрязнение окружающей среды, № 1 /20113.Коростелева А. В.Способ очистки сточных вод от фенолов, № 25 /20114.Ильин А. П, Милушкин В. М, Назаренко О. Б, Смирнова В. В. Разработка новых методов очистки воды от растворимых примесей тяжелых металлов, № 3/том 317/20105.Шамраев А. В., Шорина Т. С.Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды, № 6 /2009
Дата публикации: 04.05.2016 2016-05-04
Статья просмотрена: 3921 раз
Библиографическое описание:
Зарецкая В. Ю., Юлтыева Ю. С. Виды загрязнений воды и способы её очищения, основанные на физических явлениях // Молодой ученый. 2016. №9.1. С. 30-31. URL https://moluch.ru/archive/113/29048/ (дата обращения: 25.11.2019).
«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать,
тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое!
Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь.
Ты самое большое богатство в мире»
Антуан де Сент-Экзюпери
Цель работы: исследовать способы очистки воды с помощью физических явлений, выявить наиболее качественный и распространенный метод.
Гипотеза: если люди будут владеть знаниями о способах очистки воды с помощью физических явлений, то это сохранит им жизнь.
Актуальность: люди могут сталкиваться с дефицитом чистой, питьевой воды в экстремальных ситуациях, а в наше время, в связи с ухудшением экологической ситуации, проблема, связанная с качеством воды, стала наиболее актуальной.
Какое влияние оказывает качество воды на здоровье человека?
Вода давно уже не является просто водой. Подчас в ней растворены чуть ли не все элементы периодической таблицы Менделеева. Разумеется, употребление такой воды влечет за собой множество разнообразных проблем. Достигая определенной концентрации в организме, большинство элементов начинают свое губительное воздействие, вызывая отравления и мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, самоинтоксикации.
Загрязнение воды. Основными источниками загрязнения и в то же время основными потребителями подготовленной воды являются промышленность, сельское хозяйство и бытовое хозяйство. В свою очередь к основным формам загрязнения относят физическое химическое, биологическое и тепловое.
Учёные подсчитали, что каждый год во всём мире в водоёмы попадает столько вредных веществ, что ими можно было бы заполнить 10 тысяч товарных поездов.
Рассмотрим существующие способы очистки воды с помощью физических явлений. В основе работы физических способов очистки воды лежат различные физические явления, которые используются для воздействия на воду или содержащиеся в ней загрязнения. При очистке больших объемов воды эти методы используются преимущественно для удаления достаточно крупных твердых включений. В то же время существует ряд физических методов, способных проводить глубокую очистку воды, но, как правило, производительность таких методов мала.
К основным физическим методам очистки воды относят: процеживание; отстаивание; фильтрование (в том числе центробежное); ультрафиолетовая обработка; термический метод.
Регенерация воды на МКС.
Затрагивая тему очистки воды, мы не могли остаться равнодушными и не поинтересоваться, как регенерируют воду в космосе.
В ближайшее время на МКС будут проводиться испытания такой системы регенерации. Название проекта — Системы контроля среды и жизнеобеспечения (Environmental Control and Life Support Systems), более известное под аббревиатурой ECLSS.
Бытовые фильтры для очистки воды.
Бытовые фильтры, используются для получения чистой, питьевой воды. Механические фильтры предназначены для защиты сантехники и бытовой техники.
Главное преимущество ионного обмена в том, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии.
Системы обратного осмоса обеспечивают самую лучшую фильтрацию воды. Удаляются бактерии и вирусы, все вредные вещества. Однако вода, очищенная данным методом, не пригодна для употребления в пищу из-за почти полного отсутствия солей, поэтому после очистки её обычно подвергают минерализации.
Биологическая очистка применяется в основном в аквариумных фильтрах и в установках очистки сточных вод.
Также существует физико-химическое и электрическое фильтрование.
К электрическим методам можно отнести очистку воды озоном. Системы очистки воды озоном позволяют эффективно очищать воду от всех возможных окисляемых растворенных в ней загрязнений, Недостатки: высокая энергоёмкость процесса — при производстве около одного килограмма озона расходуется 18 кВт·ч электроэнергии.
Мы решили проэкспериментировать несколько способов очистки воды. В емкость с водой мы добавили земли, чтобы вода стала непригодной для питья. Затем мы использовали эту воду с целью ее очистки, но применяя для этого разные методы.
Существует множество способов проверки воды, пригодной для употребления. Способ проверки у каждого водоканала свой, эксклюзивный. В Санкт-Петербурге, например, воду тестируют на раках. Если вода проходит испытание раками, ее отправляют на очистку.
Выводы: Мы расширили свои знания по данной теме. Проанализировав проведенные эксперименты, мы можем утверждать, что наиболее качественным методом очистки воды является фильтрование многоуровневым фильтром. Этот способ может пригодиться при отсутствии чистой, питьевой воды.
Возможность очистить воду есть всегда, главное — уметь применять свои знания.
Таким образом, гипотеза, поставленная нами, была подтверждена.
Заключение: Ведь без всякого преувеличения можно сказать, что чистая вода является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от вредных примесей. Умение сделать фильтр в полевых условиях пригодится вам хотя бы раз и, возможно, спасет вашу жизнь и здоровье.
