Hidrosfera Llamada caparazón de agua de la Tierra, que es un conjunto de océanos, mares, ríos, lagos, embalses, estanques, pantanos, aguas subterráneas y del suelo, y glaciares. El 70% de la superficie terrestre está cubierta de agua. La cantidad total de agua en la Tierra se estima en 1386 millones de km. El volumen máximo de agua, el 95% de las reservas totales, corresponde al Océano Mundial. La salinidad media del agua del océano es de 35 g/l; el agua dulce no debe contener más de 1 g/l de sales. Por esta razón, el agua del océano no se utiliza para necesidades económicas. Las reservas de agua dulce del planeta representan sólo el 2,5% de los recursos mundiales (unos 35 millones de km3) y están representadas por aguas de ríos, lagos y aguas subterráneas (subterráneas). El 70% de las reservas de agua dulce se concentran en glaciares y nieves eternas. Los "depósitos" naturales de agua dulce son el lago Baikal, que representa 1/5 del agua potable del mundo, los Grandes Lagos de América del Norte, la meseta finlandesa de los lagos, que tiene 60 mil lagos, y el lago subterráneo Lost Sea en la cueva Craighead. (EE.UU).

El agua es la única sustancia en la Tierra que existe en la naturaleza simultáneamente en tres estados de agregación, por lo que se produce un gran ciclo del agua (ciclo hidrológico). Une todas las partes de la propia hidrosfera y asegura su interacción con la atmósfera, la litosfera y la biosfera. Cada año se evaporan de la superficie de la Tierra unos 525 mil kilómetros de agua, el 86% de los cuales es agua salada del Océano Mundial. Al condensarse, el vapor atmosférico genera y recarga agua dulce en ríos, lagos, glaciares, así como humedad del suelo y aguas subterráneas. Este es el mecanismo de desalinización natural continua del agua en el proceso de su circulación. contaminación de los recursos hídricos hidrosfera

El agua es uno de los recursos naturales inagotables más importantes que garantiza la existencia de organismos vivos en la Tierra. Sin él, el desarrollo de los procesos vitales es imposible, ya que forma parte de todas las células y tejidos de cualquier organismo animal o vegetal, realizando el transporte de sustancias y la aparición de reacciones redox.

El agua forma la corteza terrestre, el relieve y el litoral, gracias a ella la deriva continental, la actividad volcánica, etc. El clima y el tiempo en la Tierra están determinados por la presencia de agua y la cantidad de vapor de agua en la atmósfera. Los océanos y mares, debido a su alta capacidad calorífica, son capaces de formar ciclones y anticiclones, influyendo en el tiempo. Además, al disolver los gases atmosféricos, el océano regula la composición del aire.

Un rasgo distintivo del siglo XX fue la rápida aumento del consumo de agua, que fue 2,5 veces mayor que el crecimiento de la población. Hoy en día todavía se consume una gran cantidad de agua. La población del planeta consume entre 7 y 8 km3 de agua dulce cada día, lo que equivale a todos los recursos naturales fósiles que se utilizan en un año.

En primer lugar en términos de consumo está la agricultura mundial, que absorbe alrededor del 60% del volumen total para el riego y las necesidades ganaderas. Así, para producir 1 kg de carne es necesario gastar 25 toneladas de agua, para producir 1 kg de leche, 4 toneladas.

Aproximadamente el 30% del agua es consumida por la industria, donde se utiliza para disolver, mezclar, limpiar, enfriar equipos, etc. Las siguientes cifras indican el volumen de consumo de agua dulce en la producción: se consume 1 tonelada de arrabio para fundir

de 50 a 150 m3, 1 tonelada de plástico - de 500 a 1000 m3, 1 tonelada de papel - más de 1000 m3, y para producir 1 tonelada de tejidos artificiales se necesitan hasta 6000 m3 de agua.

Las empresas de energía térmica requieren volúmenes importantes de agua: una central térmica con una capacidad de 2,5 MW requiere 1,5 x 10 m de agua, y el desarrollo de la energía hidroeléctrica avanza por el camino de la construcción de cascadas de centrales hidroeléctricas.

Los consumidores activos de recursos hídricos son sectores de la economía nacional como el transporte acuático y la pesca.

Las necesidades de los hogares en diferentes países del mundo consumen del 10 al 30% del consumo total de agua. En los países en desarrollo, el suministro de agua por persona por día no supera los 150-200 litros, en los países altamente desarrollados, 2-3 veces más. El análisis de la estructura del consumo de agua por parte de los residentes de la ciudad muestra que el principal porcentaje del consumo de agua es para inodoros (hasta un 50%), 30-35% - procedimientos de higiene, lavar platos - 6%, cocinar - 5%, lavar - 4%, limpieza - 3%.

Un estudio del estado de los recursos hídricos en relación con el constante aumento de su consumo en el mundo ha demostrado que en muchos países con economías desarrolladas ha surgido un problema de escasez de agua dulce. Problema escasez de recursos hídricos surgió por las siguientes razones:

consumo intensivo de agua asociado al alto crecimiento poblacional del planeta;

desarrollo de sectores de la economía nacional que requieren gastos significativos de recursos hídricos;

pérdida de agua por reducción del caudal de los ríos;

Contaminación de cuerpos de agua por actividades industriales, domésticas y agrícolas. aguas residuales.

Los expertos de la ONU dicen que más de la mitad de los ríos más grandes del mundo están gravemente agotados y contaminados, poniendo en riesgo la salud y la vida de al menos 3 mil millones de personas en la Tierra. Los ríos más contaminados son el río Amarillo,

Amu Darya, Syr Darya, Colorado, Nilo, Ganges y Volga. La Organización Mundial de la Salud (OMS) señala que alrededor de 5 millones de personas mueren anualmente en el planeta por el consumo de agua de mala calidad, en su mayoría niños, y más de 500 millones sufren diversos grados de intoxicación o enfermedad.

Fuentes de contaminación de la hidrosfera. Las principales fuentes de contaminación natural del agua son:

• 1. Aguas atmosféricas que transportan una masa de contaminantes industriales y domésticos eliminados de la atmósfera. Además, al fluir por las laderas, las aguas atmosféricas y de deshielo se llevan basura, productos derivados del petróleo, fenoles, sales y metales pesados ​​de las calles, carreteras, ferrocarriles y zonas industriales de las ciudades.
• 2. Aguas residuales municipales: alcantarillado y aguas residuales domésticas. Un peligro particular es que dichas aguas transmiten una serie de enfermedades infecciosas graves, como la disentería, la hepatitis, el cólera y la paratifoidea.
• 3. Aguas residuales industriales generadas en industrias como la metalurgia ferrosa, la ingeniería mecánica, la industria química y química forestal, la refinación de petróleo, etc.
• 4. Enjuague de pesticidas y fertilizantes de terrenos agrícolas y forestales.

La principal fuente de contaminación de las aguas superficiales en la República de Bielorrusia son las aguas residuales domésticas, que representan más del 60% del volumen de todas las aguas residuales generadas. Luego están las aguas residuales industriales y la agricultura.

Particularmente preocupante es la contaminación de las aguas subterráneas, que en Bielorrusia se caracteriza por su poca profundidad y la presencia de mayores cantidades de iones de manganeso y hierro de origen natural. En zonas de ciudades y suburbios, vertederos, complejos ganaderos y campos de filtración, se observa un aumento de la mineralización y se registra la presencia de metales pesados, incluidos plomo, fenoles y productos derivados del petróleo. Un peligro particular radica en la acumulación de nitratos en el agua, cuyo contenido a menudo excede la norma entre 5 y 10 veces.

De las fuentes enumeradas anteriormente, varios compuestos y elementos químicos ingresan a los reservorios naturales. Los contaminantes más peligrosos y extendidos incluyen el petróleo y sus productos. Así, anualmente llegan al Océano Mundial entre 13 y 14 millones de toneladas de petróleo, el 97% de las cuales proviene de vertidos de objetos costeros y flotantes (principalmente debido a accidentes de petroleros y al funcionamiento de motores diésel marinos). Cada tonelada de petróleo, que se esparce sobre la superficie del agua, forma una película de petróleo sobre una superficie de 12 km2. Como resultado

Luego, el intercambio de gases con la atmósfera se vuelve difícil, las plantas y los animales mueren debido al envenenamiento tóxico por los productos de descomposición del petróleo y la falta de oxígeno.

No menos peligroso para la vida acuática es la eliminación de los productos químicos utilizados en la agricultura de los campos. Con el deshielo y las inundaciones, no solo los fertilizantes minerales, sino también los pesticidas terminan en los embalses cercanos, destruyendo literalmente las biocenosis de ríos y lagos. Los científicos creen que fueron los pesticidas los que llevaron a una reducción en el número de focas en el Mar Báltico y de peces comerciales en el Océano Atlántico. Las aguas residuales del ganado que contienen grandes cantidades de nitrógeno provocan proliferaciones de agua debido al rápido crecimiento de algas verdiazules. Este proceso se llama autotrofización (eutrofización). La autrofización va acompañada de un intenso consumo de oxígeno, cuya falta provoca la muerte de otros habitantes de los cuerpos de agua.

Recientemente, los metales pesados ​​(plomo, mercurio, zinc, cobre, estaño y muchos otros) se han vuelto cada vez más comunes en el agua. Al acumularse en el cuerpo de los habitantes acuáticos, ingresan a los alimentos humanos a través de las cadenas alimentarias. Los tóxicos de la clase de los metales pesados, por regla general, causan enfermedades graves en los seres humanos, así como cambios en los procesos vitales de los organismos acuáticos.

Las centrales térmicas y nucleares, que utilizan agua como agente refrigerante, provocan la contaminación del agua térmica. Las aguas descargadas son entre 8 y 10 o C más altas que la temperatura natural de los cuerpos de agua, lo que conduce al desarrollo intensivo del plancton. Como resultado, el agua “florece” y sus indicadores sanitarios e higiénicos (color, sabor, olor) se deterioran.

Las fuentes de sustancias radiactivas en los cuerpos de agua son las plantas de purificación de mineral de uranio, el procesamiento de combustible nuclear para reactores nucleares, las centrales nucleares, la eliminación de residuos radiactivos y, por supuesto, la flota marina nuclear.

Una de las problemáticas de la contaminación de los ríos está asociada con la tala, el procesamiento y el transporte de madera en balsa. Antes del rafting, la madera se trata con pesticidas, la madera flotante daña a los peces, la corteza, las ramitas y las ramas obstruyen el fondo, y la resina y sustancias nocivas se liberan de la madera al agua. Como resultado de la pudrición y descomposición de la madera, el oxígeno se absorbe del agua, los organismos se multiplican y provocan enfermedades y la muerte de muchas especies de peces.

Protección de la hidrosfera:

• 5. Organización de zonas costeras de protección y protección del agua de acuerdo con el Código de Aguas, según el cual cualquier trabajo (arado de tierras, pastoreo), así como la tala de árboles, el uso de pesticidas, la colocación de edificios residenciales, empresas y granjas, está prohibido en zonas de protección del agua.
• 6. Prohibición del uso de pesticidas altamente tóxicos y, sobre todo, los que contienen cloro.
• 7. Reducir los vertidos de empresas industriales reduciendo la intensidad del agua de producción y el uso de sistemas de suministro de agua circulantes (cerrados o semicerrados).
• 8. Separación y depuración antes del vertido de aguas residuales industriales y domésticas a cuerpos de agua.
• 9. Reducir el riesgo de contaminación de las masas de agua con petróleo y productos derivados del petróleo aumentando la confiabilidad de la producción desde el fondo marino y el transporte por mar.
• 10. Mejora de las medidas organizativas y legales.

Ingeniería Las actividades incluyen diversos métodos de tratamiento de aguas residuales: mecánico, fisicoquímico, biológico y combinado.

Métodos mecánicos - eliminación de impurezas no disueltas de aguas residuales mediante sedimentación y filtración. La sedimentación es el método más común, para el cual se utilizan contenedores especiales: tanques de sedimentación. Las impurezas más gruesas quedan retenidas en las rejillas, mientras que las más finas son capturadas por los tamices. Para eliminar los contaminantes de la superficie se utilizan diversas trampas especiales (trampas de aceite, trampas de grasa, etc.).

En metodos fisicos y quimicos De las aguas residuales se eliminan los contaminantes inorgánicos finos y disueltos, así como los parcialmente orgánicos. Para estos fines, utilizan la adición de reactivos químicos especiales que reaccionan con los contaminantes y favorecen su precipitación (por ejemplo, cloración). También se utiliza el método electrolítico y la ozonización del agua.

métodos biológicos, Generalmente se utiliza en la etapa final de limpieza. Los dispositivos biológicos incluyen biofiltros, estanques biológicos y tanques de aireación. Los biofiltros se basan en hacer pasar las aguas residuales a través de una capa de material grueso cubierta con una película biológica, que favorece la filtración bioquímica. Los estanques biológicos son el método más común de tratamiento de aguas residuales en las empresas de la República de Bielorrusia. Los estanques biológicos se utilizan para la limpieza en condiciones naturales. Son embalses de poca profundidad (hasta 1 m), que se disponen en serie sobre terrenos con pendiente, y por los que el agua pasa lentamente por gravedad, sometida al proceso de sedimentación y a la influencia de factores naturales de depuración (luz solar, oxígeno, temperatura). , organismos biológicos). Su acción se basa en la capacidad del agua para autodepurarse bajo la influencia de factores físicos y biológicos.

Tanques aéreos Son depósitos especiales con aireación forzada. En los tanques de aireación, las aguas residuales se mezclan con lodos bacterianos especiales. Las bacterias secretan enzimas que promueven la precipitación de contaminantes, principalmente orgánicos, y

su precipitación al fondo en forma de complejos insolubles. Así se purifica el agua.

Para realizar un tratamiento de aguas residuales de alta calidad, se requiere un sistema de varias etapas. La primera etapa es la filtración y sedimentación, la segunda es el tratamiento químico y la tercera es el tratamiento biológico. Como regla general, en la República de Bielorrusia se utiliza la purificación en dos etapas. Con tales métodos, en la etapa final es necesario diluir el agua de 7 a 10 veces, que se vierte en estanques receptores naturales.

Uno de los problemas graves es la eliminación de lodos de depuradora. Para ello se utilizan diversos métodos de desinfección química, secado, compostaje, briquetado y combustión térmica (incineración), dependiendo de la clase de peligro de las sustancias nocivas contenidas en el lodo.

Introducción

Las reservas de agua en la Tierra son enormes; forman la hidrosfera, una de las esferas más poderosas de nuestro planeta. La hidrosfera, la litosfera, la atmósfera y la biosfera están interconectadas, se penetran entre sí y están en constante y estrecha interacción. Todas las esferas contienen agua. Los recursos hídricos se componen de reservas estáticas (seculares) y recursos renovables. La hidrosfera une el océano mundial, mares, ríos y lagos, pantanos, estanques, embalses, glaciares polares y montañosos, aguas subterráneas, humedad del suelo y vapor atmosférico.

El agua es uno de los entornos naturales más importantes para la vida formado como resultado de la evolución de la Tierra. Es una parte integral de la biosfera y tiene una serie de propiedades anómalas que afectan los procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en los ecosistemas.

La hidrosfera y su protección contra la contaminación.

La contaminación -visible o invisible, en la tierra, el aire o el agua- es ahora una parte no deseada pero familiar de nuestras vidas. La contaminación puede describirse como la introducción por parte del hombre de sustancias o materiales que degradan la calidad del medio ambiente. Estas sustancias (contaminantes) son introducidas en el medio ambiente por el hombre y no como resultado de filtraciones naturales de petróleo o erupciones volcánicas, que pueden denominarse contaminantes naturales. Muchos contaminantes son sustancias sintéticas extrañas y, por tanto, peligrosas para nosotros y otros organismos.

El impacto humano sobre los recursos vivos de la biosfera, incluido el Océano Mundial, en nuestro tiempo no se limita sólo a la eliminación de bioproductos, el cultivo y los cambios en la composición y tamaño de las poblaciones. En las últimas décadas, la influencia de la industrialización y urbanización de la sociedad moderna, la intensificación y quimización de la agricultura y otros atributos del progreso científico y tecnológico, que están asociados con la contaminación de la biosfera y la aparición de nuevos factores ambientales, ha ido creciendo con especial rapidez. y en expansión. Un lugar especial en este problema complejo y multifacético lo ocupan las cuestiones de la contaminación del océano mundial. Muchas, si no la mayoría, de las sustancias tóxicas liberadas por el control humano en la tierra terminan en última instancia en el medio marino, creando una situación de contaminación local, regional o global de los mares y océanos.

Recientemente, la contaminación de los mares y del océano mundial en su conjunto (contaminación de fondo) ha causado gran preocupación. La contaminación global (de fondo) de la hidrosfera está determinada principalmente por el transporte atmosférico y la eliminación de contaminantes de la atmósfera. Con excepción del petróleo crudo, todos los contaminantes llegan a los océanos del mundo en gran medida a través de la atmósfera. Cada año se queman y liberan a la atmósfera más de 109 toneladas de compuestos sólidos, vapores y gaseosos. En los aerosoles atmosféricos y los depósitos oceánicos se encontraron en cantidades notables productos como DDT, bifenilos policlorados, mercurio, plomo y cenizas.

Las principales fuentes de contaminación son las aguas residuales domésticas e industriales (el 60% de las grandes ciudades se concentran en las zonas costeras), el petróleo y sus productos, y las sustancias radiactivas. Especialmente peligrosa es la contaminación por petróleo y sustancias radiactivas. Las empresas de las ciudades costeras arrojan al mar miles de toneladas de diversos desechos, generalmente sin tratar, incluidas las aguas residuales. Las aguas contaminadas de los ríos son llevadas a los mares. El petróleo y los productos derivados del petróleo ingresan al agua como resultado del lavado de tanques y contenedores en los que se transporta el petróleo. Una gran cantidad de petróleo termina en los océanos y mares durante accidentes de petroleros, oleoductos en yacimientos petrolíferos y durante la exploración y explotación de yacimientos petrolíferos en la zona de la plataforma continental. Cuando los pozos de petróleo fallan, muchos miles de toneladas de petróleo se vierten al mar.

La contaminación provoca la muerte de animales marinos, crustáceos y peces, aves acuáticas y focas. Se conocen casos de muerte de unos 30.000 patos marinos y muerte masiva de estrellas de mar a principios de los años 90 en el Mar Blanco. Son frecuentes los casos de cierre de playas debido a concentraciones peligrosas de contaminantes en el agua del mar.

Lamentablemente, es prácticamente imposible preservar la integridad y el estado prístino de las aguas naturales en gran escala al ritmo actual de desarrollo social y progreso científico y tecnológico, ya que las actividades humanas afectan profundamente a todas las partes de la biosfera, incluida la hidrosfera.

Protección de la hidrosfera es un sistema de medidas organizativas, técnicas, económicas, de recuperación y legales destinadas a prevenir y eliminar las consecuencias de la contaminación y el agotamiento del agua.

Las actividades de la sociedad humana son impensables sin agua. Su uso, dependiendo de la orientación objetivo, se divide en uso de agua y consumo de agua. Cuando se utiliza agua, el agua que queda en embalses o arroyos se utiliza como medio o fuente mecánica de energía. Los principales usuarios del agua son el transporte acuático, el rafting, la pesca y la energía hidroeléctrica. El consumo de agua está asociado a la captación de agua de embalses y cursos de agua. Los consumidores de agua son los servicios públicos, la industria, el transporte, la construcción y la agricultura. A medida que crecen las poblaciones y las ciudades, aumenta el consumo de agua para las necesidades domésticas.

Al tirar 1 cu. m de agua no tratada estropea entre 40 y 60 metros cúbicos. m de agua limpia natural. Para que las aguas residuales tratadas sean aptas para el reciclaje, es necesario diluirlas entre 7 y 14 veces.

El uso integrado y racional de los recursos hídricos superficiales y subterráneos y la lucha contra la contaminación del agua están adquiriendo importancia. Las principales medidas para la protección del agua. por contaminación son los siguientes:

1. Desarrollo e implementación de normas, reglas y requisitos para la calidad, composición y propiedades del agua en los puntos de consumo y uso cultural y doméstico.

2. Desarrollo de nuevas tecnologías y mejora de las tecnologías existentes, en las que es posible eliminar por completo el vertido de aguas residuales (ciclo cerrado de uso de agua, uso de procesos tecnológicos “secos”, sustitución del enfriamiento por agua por enfriamiento por aire, etc.) .

3. Realización de medidas de hidroregeneración, recuperación forestal, agrotécnicas y sanitarias en los territorios utilizados que mejoren el régimen hídrico y eliminen la posibilidad de efectos nocivos del agua sobre el suelo.

4. Creación y uso efectivo de dispositivos de tratamiento con tratamiento artificial o natural en todas las empresas que vierten aguas residuales a embalses.

5. Uso de las fuentes de agua, sin exceder los estándares establecidos, utilizar con cuidado las aguas de riego, subterráneas y artesianas.

6. Introducción de sistemas modernos para la neutralización y desinfección de aguas residuales.

7. Creación de una red de control y seguimiento global, regional y local de la calidad y estado del agua y embalses.

8. Asegurar medidas sanitarias y de salud y protección sanitaria en las estructuras de toma de agua.

4.6. Principios básicos de la protección de la litosfera.

También es de gran importancia la protección de la litosfera, la dura capa de la Tierra como uno de los componentes más importantes de la biosfera en la que se basa la vida de la humanidad. El rápido crecimiento de las aglomeraciones urbanas y otro tipo de asentamientos, debido al crecimiento de la población mundial, el aumento de la densidad de la red de carreteras, la construcción de instalaciones industriales y energéticas, empresas mineras, la intensificación de la producción agrícola, el surgimiento Los paisajes antropogénicos conducen a transformaciones significativas no sólo de la topografía terrestre, sino también de las condiciones naturales de la parte cercana a la superficie de la litosfera, su composición y estructura.

La esencia de los procesos de la actividad económica humana que perturban la superficie de la Tierra es que la capa superior fértil (suelo) se elimina y se sumerge durante un tiempo indefinidamente en las profundidades del suelo, y las capas inferiores, a menudo sin vida y tóxicas. , se llevan a cabo.

El suelo es el componente principal de cualquier ecosistema terrestre; en él tienen lugar una variedad de procesos físicos, químicos y biológicos y está habitado por muchos organismos vivos. La propiedad más importante del suelo es la fertilidad. Se crea en el proceso de formación del suelo y el impacto humano sobre el suelo. El suelo es la base para la obtención de cultivos agrícolas, la principal riqueza de la que depende nuestra existencia.

El suelo requiere cuidados y su explotación debe realizarse sobre una base científica. Una buena labranza, la aplicación oportuna de fertilizantes, la retención de humedad y la rotación de cultivos previenen el agotamiento del suelo. La destrucción del suelo suele producirse por agotamiento de nutrientes, deterioro de su estructura y como consecuencia de su erosión, es decir. destrucción física. Los suelos desgastados y agotados “enferman”. Pierden fertilidad y su “recuperación” completa requiere un tiempo considerable. El suelo empobrecido se erosiona más fácilmente porque, al perder humus, pierde su capacidad de absorber y retener agua.

Se está trabajando mucho en todo el mundo para proteger la tierra, mientras eventos principales son:

Luchar contra la erosión eólica e hídrica;

Recuperación de tierras perturbadas por trabajos industriales;

Prevención y prevención de deslizamientos de tierra y corrientes de lodo;

Participación de tierras improductivas y baldías en la producción agrícola;

Reposición de las tierras agrícolas que les arrebatan las empresas agrícolas para fines industriales mediante la puesta en servicio de tierras no utilizadas y la creación de zonas de regadío;

Prevención de la salinización y desalinización secundaria del suelo mediante drenaje profundo;

Rellenar barrancos u otros tipos de trabajos para dejarlos en condiciones adecuadas para su uso en la agricultura;

Protección (terraplén) de zonas de aguas poco profundas en embalses;

Poner en uso agrícola tierras liberadas durante la consolidación de asentamientos rurales.

Para facilitar la lucha contra los fenómenos negativos durante el desarrollo del subsuelo, la extracción y el enriquecimiento de minerales, es necesario calcular cuidadosamente los parámetros de las influencias nocivas y determinar las formas de superarlas. Es necesario prever: la ubicación de los vertederos, la posibilidad de su combustión espontánea y la formación de polvo; propagación de sustancias nocivas y tóxicas por el agua y el viento; idoneidad de los vertederos, escombreras, relaves y escombreras para la recuperación biológica o el reciclaje; el impacto del bombeo de agua desde minas y canteras sobre los niveles freáticos y la vegetación; la capacidad de prevenir y eliminar fenómenos de hundimiento y fallas; uso posterior de tierras ocupadas temporalmente durante la minería para fines agrícolas, forestales y pesqueros, así como con fines recreativos.

De este modo, principios básicos de la protección de la litosfera, suelos y suelos deben ser los siguientes:

1. Recuperación obligatoria de las explotaciones superficiales y subterráneas una vez finalizada la extracción de minerales, energía y materias primas minerales.

2. Implementación de medidas para neutralizar los efectos nocivos de los residuos enterrados en la litosfera.

3. Al realizar actividades agrícolas, implementar medidas para prevenir la erosión y salinización del suelo.

4. Implementación de medidas óptimas de arquitectura, planificación, ingeniería, construcción y geotecnia para minimizar los impactos antropogénicos en el área edificada.

Protección de la hidrosfera

Recursos hídricos.

El agua, que ocupa el 71% de la superficie terrestre, es el recurso más abundante y valioso. Las reservas de agua del mundo son enormes: alrededor de 1389 millones de km 3 . Si se distribuyeran equitativamente, habría 280 mil millones de litros por cada habitante del planeta. Sin embargo, el 97% de los recursos hídricos provienen de océanos y mares donde el agua es demasiado salada. El 3% restante es agua dulce. Se distribuyen de la siguiente manera:

Hielo polar y glaciares

El agua constituye entre el 50 y el 97% del peso de todas las plantas y animales y aproximadamente el 70% del peso del cuerpo humano.

De toda el agua dulce, la humanidad sólo puede utilizar el 0,003%, porque... o está muy contaminado, o se encuentra a grandes profundidades y no puede recuperarse a precios razonables, o está contenido en icebergs, hielo polar, en la atmósfera y en el suelo.

El agua está en un ciclo constante, Fig. 1. Este proceso de reciclaje natural se produce hasta que el consumo de agua se vuelve más intenso de lo que se reponen sus reservas y hasta que se supera el volumen de residuos, quedando el agua inutilizable. Hay dos fuentes de agua dulce: agua superficial y agua subterránea.

Arroz. 1. El ciclo del agua en la biosfera.

El agua superficial es agua dulce que fluye desde un área determinada hacia arroyos, lagos, pantanos y embalses. El área desde la cual el agua superficial, que puede transportar sedimentos y contaminantes, desemboca en el río principal y sus afluentes se denomina aliviadero o cuenca de drenaje. Pero sólo se puede utilizar una parte del caudal anual.

Una parte de la escorrentía fluye a tal velocidad que es imposible retenerla, mientras que la otra parte debe dejarse en los ríos para mantener la vida en ellos. En los años secos, el volumen total de escorrentía se reduce significativamente.

Agua subterránea. Parte de la precipitación atmosférica se filtra en el suelo y se acumula allí en forma de agua del suelo, llenando los poros del suelo y del suelo. Al final, la mayor parte de la humedad del suelo se evapora y regresa a la atmósfera.

Bajo la influencia de la gravedad, parte del agua penetra más profundamente y llena los poros y grietas de las capas de arena, grava y arenisca. La zona en la que todos los poros están llenos de agua se llama zona de saturación. Los sedimentos permeables y saturados de agua se denominan acuíferos y el agua que contienen se denomina agua subterránea. Si el ritmo al que se extrae agua de un acuífero excede el ritmo al que se almacena, el agua subterránea pasará de ser un recurso lentamente renovable a un recurso no renovable en el transcurso de una vida humana.

El agua subterránea puede ser sin presión y con presión. El agua subterránea libre se encuentra sobre una capa de roca o arcilla impermeable. Para recoger el agua subterránea de flujo libre se utilizan perforaciones y pozos y el agua se extrae mediante bombas.

El agua subterránea presurizada se forma entre dos capas impermeables (por ejemplo, arcilla) y está bajo exceso de presión. Al abrir pozos, el agua puede fluir espontáneamente hacia la superficie. Estos pozos se denominan pozos artesianos. En otros pozos la presión es menor y es necesario bombear el agua.

Uso de agua. Los criterios para el uso del agua son indicadores de la ingesta y el consumo de agua. Casi las tres cuartas partes del agua mundial se utilizan para riego, el resto se utiliza en la industria y los servicios públicos, para equipos de refrigeración en centrales eléctricas, etc.

Para cultivar una tonelada de trigo se necesitan 1.500 toneladas de agua, una tonelada de arroz requiere más de 7.000 toneladas y una tonelada de algodón requiere 10.000 toneladas.

Se necesitan enormes cantidades de agua para la producción de alimentos y diversos productos industriales. Antes de que aparezca en la tienda un tarro de un litro de frutas o verduras enlatadas, se gastarán en él 40 litros de agua. Para producir la cantidad diaria de alimento por persona se requieren unos 6 m 3 aguas.

Problemas de agua

Escasez de agua. El problema de proporcionar a la población una cantidad suficiente de agua dulce es relevante en muchas zonas del mundo. Cada año unos 25 millones de personas sufren sequías, de las cuales mueren unas 20 mil. Periódicamente se producen sequías graves, que provocan hambrunas y enfermedades, en 80 países, la mayoría de ellos en Asia y África, donde vive el 40% de la población mundial. Casi 150 de los 214 ríos más grandes del mundo son compartidos por dos o más países. En estos estados surgen disputas y conflictos por el uso del agua.

Exceso de agua. El exceso de lluvia provoca inundaciones. En la India, por ejemplo, el 90% de las precipitaciones caen de junio a septiembre. En la década de 1980, alrededor de 15 millones de personas se vieron afectadas por graves inundaciones. Cada año mueren unas 5.000 personas y los daños materiales ascienden a decenas de miles de millones de dólares. Las inundaciones y las sequías se consideran desastres naturales. Sin embargo, desde los años 1960, la actividad humana ha sido responsable del fuerte aumento del número de muertes provocadas por las inundaciones. La destrucción de la vegetación y los suelos que retienen la humedad, la construcción de carreteras y otras estructuras contribuyen al rápido drenaje del agua de lluvia.

Agua potable contaminada. En 1983, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estimó que el 61% de la población rural y el 26% de la urbana en los países en desarrollo, es decir. 1.500 millones de personas utilizan agua sucia. Cada año, alrededor de 5 millones de personas mueren de cólera, disentería y otras enfermedades transmitidas por el agua (un promedio de 13.700 personas por día).

Principales fuentes de contaminación del agua. Del volumen total de agua extraída, solo 1/4 se utiliza de forma irrevocable, 3/4 del agua se devuelve con aguas residuales. Incluso después del tratamiento, las aguas residuales deben diluirse con agua limpia. En todo el mundo se gastan 5.500 kilómetros en depuración de aguas residuales 3 agua limpia, es decir 30% de la escorrentía del planeta. Las principales fuentes de contaminación del agua se muestran en la Fig. 2.

La contaminación se puede dividir en varios grupos. Según su estado físico: insoluble, coloidal y soluble. Composición: mineral, orgánica, bacteriana y biológica.

Los minerales están representados por arena, arcilla, sales minerales, soluciones de ácidos, álcalis, etc.

Orgánico: puede ser de origen vegetal o animal y también contener aceite y productos derivados del mismo, tensioactivos sintéticos (tensioactivos).

Contaminación bacteriana y biológica: aguas residuales de empresas de la industria alimentaria y ligera, aguas residuales domésticas (escorrentía de inodoros, cocinas, duchas, lavanderías, comedores, etc.). En muchas empresas industriales, el agua se utiliza como refrigerante, disolvente, se incluye en los productos y se utiliza para lavar, enriquecer y purificar materias primas y productos.

Además, muchos procesos tecnológicos utilizan tensioactivos sintéticos (tensioactivos). Actualmente es uno de los contaminantes químicos más comunes y de difícil control. Los tensioactivos pueden tener un impacto negativo en la calidad del agua, la capacidad de autopurificación de los cuerpos de agua, el cuerpo humano y también potenciar los efectos adversos de otras sustancias.

Una fuente importante de contaminación son los pesticidas que ingresan a los cuerpos de agua con la lluvia y derriten el agua de la superficie del suelo. Durante el cultivo aéreo de los campos, las drogas son arrastradas por las corrientes de aire y depositadas en la superficie del depósito.

Una fuente importante de contaminación de las masas de agua con petróleo y productos derivados del petróleo es la industria petrolera. El petróleo ingresa a los cuerpos de agua cuando los productos derivados del petróleo derramados sobre la superficie de la tierra son arrastrados por la lluvia y el agua derretida, cuando se rompen los oleoductos, con las aguas residuales de las empresas, etc.

La lluvia ácida representa un gran peligro para las masas de agua.

La influencia del petróleo en un yacimiento.

Las aguas residuales que contienen petróleo mal tratadas contribuyen a la formación de una película de aceite de 0,4 a 1 mm de espesor en la superficie del depósito.

Una tonelada de petróleo puede cubrir de 150 a 210 hectáreas de yacimiento. En presencia de una película de aceite, la cantidad de oxígeno disuelto en el agua cae bruscamente, porque El oxígeno contenido en el agua se gasta en la oxidación de los productos derivados del petróleo y la nueva porción no se disuelve.

Disminución de O 2 afecta dramáticamente la vida de los organismos y los peces. Se observa inhibición de la respiración de los peces con contenido de O. 2 4,5 mg/l, y algunos incluso a 6-7,5 mg/l.

De la película de aceite en la superficie de un yacimiento, las fracciones ligeras se evaporan, las fracciones solubles en agua se disuelven en agua y las fracciones pesadas se adhieren a las partículas sólidas suspendidas en el agua y se depositan en el fondo y se acumulan allí.

Los residuos pesados ​​​​que se han hundido hasta el fondo continúan deprimiendo la vida del depósito: algunos de ellos se descomponen en el fondo, contaminando el agua con productos de descomposición solubles, y otros regresan a la superficie con los gases liberados desde el fondo. Cada burbuja de gas del fondo que sale a la superficie del agua estalla y forma una mancha de petróleo.

La formación de sedimentos en el fondo provoca el envenenamiento del zoo y del fitoplancton, que sirve de alimento a los peces.

El petróleo y los productos derivados del petróleo le dan al agua un olor y un sabor aceitosos, como resultado de lo cual el agua del depósito se vuelve inadecuada para el suministro de agua.

Si hay 0,2-0,4 mg/l de aceite en el agua, el agua adquiere un olor aceitoso, que no se elimina ni siquiera con filtración y cloración. El olor a petróleo viaja distancias más largas que cualquier otro contaminante.

Las fracciones ligeras del petróleo, especialmente los hidrocarburos aromáticos, son las más tóxicas para los peces. Pueden acumularse en los tejidos de los peces y, al ingresar al cuerpo humano, provocan la formación de un complejo proteico cancerígeno en las células grasas. Los alevines nacidos de huevos de peces contaminados tienen trastornos mutagénicos (ausencia de branquias, dos cabezas, etc.)

Impacto de la lluvia ácida en los cuerpos de agua

El agua de lluvia tiene una reacción neutra (PH=7). Pero como incluso el aire más limpio contiene dióxido de carbono, al disolverlo, el agua adquiere un pH de 5,6 a 5,7. Al eliminar los componentes ácidos de la atmósfera contaminada, en particular los óxidos de nitrógeno y azufre, la lluvia se vuelve ácida.

En un depósito de agua dulce, el agua a menudo no tiene una reacción neutra, sino alcalina (PH = 8) debido a los minerales eliminados del suelo y la descomposición de residuos orgánicos. Todos los habitantes de ríos y lagos se han adaptado a esta composición.

Cuando cae lluvia ácida, cuyo pH puede alcanzar 2 - 3, el agua retiene una reacción alcalina durante algún tiempo, debido a la capacidad de neutralizar el ácido que ingresa. Poco a poco el lago comienza a acidificarse. A pH = 7, cuando el agua se vuelve neutra, su contenido de calcio comienza a disminuir. Los huevos mueren en las zonas de desove, que requieren una cierta dosis de calcio para que se formen los embriones. A pH = 6,6, los caracoles mueren, a pH = 6, los camarones desaparecen, mueren los huevos de otros anfibios, a pH = 5,5, se reduce la diversidad de especies de seres vivos. A medida que mueren las bacterias que descomponen la materia orgánica del reservorio, comienzan a acumularse residuos ácidos y otros residuos orgánicos muertos, el plancton, que constituye la base del alimento de la ictiofauna. Un equilibrio de calcio desequilibrado en algunos peces interrumpe la transferencia de iones a las membranas branquiales, mientras que en otros conduce a una pérdida de la capacidad de formar huevos. Los metales tóxicos (aluminio, mercurio, plomo, cadmio, berilio, níquel) comienzan a filtrarse de los sedimentos del fondo y los suelos circundantes. A menudo resultan más peligrosos que la propia acidez alta. A pH = 5,5, los musgos y hongos ácidos se desarrollan rápidamente. Cuando el pH llega a 4,5, ya no quedan peces en el embalse, mueren anfibios y muchos insectos. El agua del lago parece limpia y transparente, porque todos los microorganismos han desaparecido y los residuos orgánicos permanecen intactos en el fondo. El musgo sphagnum, algunas algas y hongos forman una densa alfombra que impide el flujo de nutrientes. Debajo de esta alfombra, las reservas de oxígeno se agotan gradualmente y comienzan a desarrollarse bacterias: anaerobios que liberan dióxido de carbono, metano y sulfuro de hidrógeno.

Estandarización de la contaminación en cuerpos de agua.

La base para regular la calidad del agua en cuerpos de agua es un conjunto de valores permisibles de indicadores de la composición y propiedades del agua (MPC de sustancias nocivas en un cuerpo de agua), bajo los cuales la seguridad para la salud humana y las condiciones normales del agua. uso se mantienen.

La estandarización se basa en tres criterios de nocividad: Asfixian al resto de la vegetación.

a) impacto en el régimen sanitario general del cuerpo de agua,

b) influencia sobre las propiedades organolépticas del agua,

c) impacto en la salud pública.

El impacto sobre el régimen sanitario general se evalúa por la capacidad del depósito para autodepurarse; intensidad de los procesos de mineralización de compuestos que contienen nitrógeno; intensidad del desarrollo y muerte de las algas.

Las propiedades organolépticas (color, olor, sabor) son fácilmente detectadas por los sentidos humanos y reducen drásticamente el uso de la fuente. No se eliminan con los métodos de limpieza convencionales.

El efecto de la contaminación sobre la salud se establece mediante experimentos de larga duración con animales.

Después de estudiar todos los criterios, se establece la concentración máxima permitida según el indicador de peligro más significativo (limitante).

Se están estableciendo normas para la calidad del agua superficial para uso doméstico, municipal y pesquero.

El agua potable doméstica incluye el uso de cuerpos de agua para fines domésticos y empresas de la industria alimentaria.

Uso municipal del agua: el uso de cuerpos de agua para la natación, los deportes y la recreación de la población.

Los cursos de agua y embalses pesqueros se utilizan para la reproducción, pesca y migración de peces, invertebrados y mamíferos acuáticos.

Como regla general, una masa de agua está contaminada por varios ingredientes. Por tanto, se evalúan los efectos combinados de la contaminación. En este caso, la suma de los ratios de concentraciones de contaminantes (C i ) a su MPC debe ser menor o igual a uno.

Los MPC pesqueros se basan en estudios ictiológicos, hidrobiológicos, microbiológicos y químicos exhaustivos.

El MPC pesquero es una concentración de sustancias nocivas en cuya presencia constante el embalse permanece prácticamente limpio: 1- no se han registrado casos de muerte de peces y sus organismos alimentarios; 2- no hay una desaparición constante de determinadas especies de peces; 3 - no se dañe la calidad comercial del pescado; 4 - no existen condiciones en el embalse que puedan provocar la muerte de peces en determinadas temporadas.

Al desarrollar MPC pesqueros, se lleva a cabo un estudio exhaustivo en condiciones de laboratorio y de campo sobre peces y organismos invertebrados alimentarios.

Según su relativa sensibilidad a la contaminación, los peces se dividen en tres grupos:

muy sensible (salmón, pescado blanco, esturión, lucioperca);

sensibilidad media (perca, eperlano, lucio);

insensibles y no aptos para estudios toxicológicos (carpa, carpa cruciana, gupia).

Los principales indicadores son: supervivencia, reproducción, tasa de crecimiento, sabor y olor desagradables, acumulación de tóxicos y patógenos.

Indicadores de calidad del agua.

Los principales indicadores del agua de diversas fuentes son: físicos, químicos, biológicos y bacteriológicos.

Los indicadores físicos se caracterizan como sanitarios generales. Éstas incluyen:

La cromaticidad (color) se evalúa en unidades arbitrarias;

El gusto y el olfato están determinados por las sales disueltas, los gases y los compuestos orgánicos y se evalúan en puntos (organolépticos) o mediante un umbral de dilución.

Los indicadores químicos se dividen convencionalmente en cinco grupos: iones principales, gases disueltos, nutrientes, oligoelementos y sustancias orgánicas.

Iones principales: los aniones más comunes en las aguas naturales son el HCO- 3, SO 2- 4, Cl -, CO 2- 3, HSiO - 3 y cationes Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+ , representan el 90-95% del contenido total.

Gases disueltos: O 2, CO2, H2 S, etc. El contenido de oxígeno en el agua está determinado por su suministro desde el aire y su formación como resultado de la fotosíntesis. La solubilidad del oxígeno depende de la temperatura del agua. En invierno hay menos. CO 2 Se encuentra tanto en forma disuelta como en forma de dióxido de carbono. Las principales fuentes de CO 2 Son procesos bioquímicos de descomposición de sustancias bioquímicas. h 2 El S puede ser de origen orgánico (producto de descomposición) e inorgánico (disolución de sales minerales). h 2 S le da al agua un olor desagradable y provoca corrosión del metal.

Nutrientes. Este grupo incluye compuestos de nitrógeno y fósforo necesarios para la vida de los organismos acuáticos y que se forman durante el proceso metabólico.

Los microelementos son elementos cuyo contenido en agua es inferior a 1 mg/l. Los más importantes son el yodo y el flúor.

Las sustancias orgánicas están presentes en forma de compuestos húmicos que se forman durante la descomposición de residuos vegetales y compuestos orgánicos provenientes de la escorrentía. Están determinados por indicadores. DQO (demanda química de oxígeno) y DBO (demanda biológica de oxígeno). DQO es la cantidad de oxígeno que interviene químicamente en la oxidación de la materia orgánica en presencia de un catalizador (sulfato de plata o dicromato de potasio), mg/l. DBO es la cantidad de oxígeno que entra en la oxidación de la materia orgánica de forma natural (oxidación biológica de sustancias), mg/l.

Reacción de pH activo. El pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno en una solución.

Los indicadores biológicos de la calidad del agua son los hidrobiontes y la hidroflora.

Los hidrobiontes son habitantes desde el fondo hasta la superficie.

Hidroflora: vegetación macro y microfita. Los macrófitos son la forma más elevada de vegetación. Microfitos - algas. Cuando los macrófitos mueren, el agua se enriquece con sustancias orgánicas que empeoran las características organolépticas. Microfitos: producen oxígeno.

Indicadores bacteriológicos: la presencia de microorganismos patógenos (Escherichia coli). El contenido de bacterias coliformes en 1 litro de agua determina su índice de coli. el volumen más pequeño de agua (ml) por 1 E. coli se llama título de coli.

Los requisitos de calidad del agua dependen del propósito de su uso. En mesa Se dan los requisitos para la calidad del agua potable.

Se imponen requisitos menos estrictos al agua utilizada con fines industriales. Además, proceden de la tecnología (para calderas, blandas, etc.).

Todos los embalses, según los fines de uso del agua, se dividen en uso doméstico y potable, municipal y pesquero (Tabla).

Indicadores

Condiciones para el vertido de aguas residuales a cuerpos de agua.

Las condiciones para la descarga de aguas residuales en cuerpos de agua están reguladas por las "Reglas para la protección de las aguas superficiales contra la contaminación por aguas residuales". Estas reglas incluyen las disposiciones básicas para la protección de las aguas superficiales contra la contaminación, estándares de calidad del agua para cuerpos de agua utilizados con fines domésticos, potables, municipales y pesqueros; condiciones técnicas para la eliminación de aguas residuales en embalses, el procedimiento de aprobación y control. Las normas se aplican a las empresas que se están diseñando, reconstruyendo, ampliando y operando.

Al determinar las condiciones para descargar aguas residuales en un depósito, se consideran principalmente las siguientes posibilidades:

Mejorar la tecnología de producción destinada a reducir el consumo de agua y el vertido de aguas residuales al embalse (hasta su eliminación); el uso de aguas residuales en el reciclaje de los sistemas de suministro de agua, así como la reducción del grado de contaminación de las aguas residuales.

Uso de aguas residuales municipales depuradas y neutralizadas en el suministro de agua de proceso de las empresas.

Uso de aguas residuales de esta empresa para el suministro técnico de agua a otras empresas.

Tratamiento y neutralización conjunta de aguas residuales de una determinada empresa con aguas residuales de otras empresas y con aguas residuales municipales.

Autolimpieza y eliminación de aguas residuales.

No se permite el vertido de aguas residuales.

Cuando una empresa está ubicada en un embalse de baja potencia, cuando la posibilidad de diluir en él las aguas residuales y su autodepuración es limitada.

Si hay sustancias altamente tóxicas en las aguas residuales, cuyas concentraciones máximas permitidas en el depósito son extremadamente bajas.

Cuando existan otros objetos ubicados en el embalse que generen un alto nivel de contaminación en el embalse.

Un indicador de la cantidad segura de aguas residuales vertidas es la descarga máxima permitida (MPD). Se calcula:

PDS=q . C MAP, g/hora,

donde q es el caudal máximo de aguas residuales, m 3 horas;

con pds - concentración permitida de contaminantes en el drenaje, g/m 3. Con pds = n. (C mpc – S f ) + S f ,

donde C f – concentración de fondo de contaminantes en el curso de agua.

Limpieza de desagües

Las aguas residuales de empresas industriales se dividen en:

– domésticos y fecales (de locales sanitarios, duchas, aseos, comedores, etc.),

– aguas pluviales (de lavado de suelos, lluvia, nieve, agua de zonas industriales)

– producción (a partir de procesos tecnológicos), que a su vez se dividen en condicionalmente limpias (de refrigeradores, intercambiadores de calor, etc.) y contaminadas.

Las aguas residuales de diferentes tipos normalmente se vierten en su propio sistema de alcantarillado. Todas las aguas residuales, con excepción de las aguas residuales condicionalmente limpias, deben ser tratadas antes de su uso o descarga.

El agua condicionalmente limpia debe enviarse a refrigeración o calefacción y devolverse al ciclo de reciclaje.

Los principales métodos de tratamiento de aguas residuales se muestran en la Fig.

Los métodos de tratamiento de aguas residuales se dividen en mecánicos, fisicoquímicos, electroquímicos y bioquímicos.

Limpieza mecánica.

Tirante. Para eliminar grandes impurezas y evitar la obstrucción de tuberías y canales, se utilizan rejillas.

Para eliminar las partículas en suspensión más pequeñas se utilizan tamices cuyas aberturas dependen de las impurezas capturadas (0,5-1 mm).

Para eliminar las impurezas gruesas se utiliza la sedimentación en desarenadores, decantadores, trampas de aceite, clarificadores, etc.

Las trampas de arena están diseñadas para eliminar impurezas mecánicas de más de 250 micras (arena, incrustaciones). El principio de funcionamiento de una trampa de arena se basa en cambiar la velocidad de movimiento de partículas sólidas pesadas en un flujo de líquido. Las trampas de arena pueden ser de varios diseños (con movimiento de agua horizontal, vertical o circular).

El diámetro de las partículas eliminadas es de 0,2 a 0,25 mm, la duración del flujo de agua no es más de 30 segundos, la profundidad de las trampas de arena es de 0,25 a 1 m, el ancho se determina mediante cálculo.

Trampas de petróleo. Se utilizan para separar productos derivados del petróleo, aceites y grasas de las aguas residuales. El principio de funcionamiento se basa en la flotación de partículas con una densidad inferior a la del agua (Fig.).

La velocidad del movimiento del agua en la trampa de petróleo es de 0,005 a 0,01 m/s, y entre el 96 y el 98% del petróleo flota. La velocidad de flotación de las partículas depende de su tamaño, densidad y viscosidad de la solución. Flotan partículas de 80-100 micrones. El tiempo de asentamiento es de aproximadamente 2 horas. La profundidad de la trampa de aceite es de 1,5 a 4 m, ancho de 3 a 6 m, longitud de aproximadamente 12 m, el número de secciones es al menos dos, conectadas en serie.

Filtración. Se utiliza para separar partículas sólidas y líquidas finamente dispersas de aguas residuales que no se sedimentan (Fig.). Como materiales filtrantes se utilizan mallas metálicas, filtros de tela (algodón, vidrio y fibra artificial), cerámica y, a veces, materiales granulares (arena, grava, turba, carbón, etc.). Esto suele ser un depósito, en cuya parte inferior hay un sistema de drenaje para eliminar el agua purificada. Velocidad de filtración 0,1-0,3 m/hora. Los filtros se limpian soplando aire o lavándose.

Los hidrociclones purifican las aguas residuales de partículas en suspensión bajo la acción de la fuerza centrífuga (Fig.). El agua se alimenta tangencialmente al hidrociclón a alta velocidad. Cuando el líquido gira en él, las fuerzas centrífugas actúan sobre las partículas, arrojando partículas pesadas a la periferia del flujo. Cuanto mayor sea la diferencia de densidad, mejor será la separación.

Métodos de limpieza físico-químicos.

La flotación se utiliza para eliminar impurezas dispersas insolubles de las aguas residuales que no se sedimentan bien. Para ello, se suministra aire a presión al agua a través de tubos perforados con pequeños orificios. Al moverse a través de una capa de líquido, las burbujas de aire se fusionan con partículas de contaminantes y las elevan a la superficie del agua, donde se acumulan en forma de espuma. El efecto de limpieza depende del tamaño de las burbujas de aire, que deben tener entre 10 y 15 micrones. El grado de purificación es del 95-98%. Para aumentar el grado de purificación, se pueden agregar coagulantes al agua. A veces, la oxidación se lleva a cabo simultáneamente en el flotador, luego el agua se satura con aire enriquecido con oxígeno u ozono. En otros casos, para eliminar la oxidación se realiza la flotación con gases inertes. La flotación puede ser presión y vacío.

La purificación por adsorción (limpieza con sorbentes sólidos) se utiliza para la purificación profunda de aguas residuales con una baja concentración de contaminantes, si no se biodegradan o son venenosas fuertes (fenoles, herbicidas, pesticidas, compuestos aromáticos y nitro, tensioactivos, colorantes, etc.) .

La adsorción puede ser reactiva, es decir. con la extracción de una sustancia del adsorbente y destructivo, con la destrucción de la sustancia extraída junto con el adsorbente. La eficacia de limpieza, dependiendo del adsorbente utilizado, es del 80-95%. Como adsorbentes se utilizan carbón activado, cenizas, escorias, sorbentes sintéticos, arcillas, geles de sílice, geles de aluminio e hidratos de óxidos metálicos. Los más versátiles son los carbones activados con un radio de poro de 0,8 a 5 nm. El proceso de adsorción se lleva a cabo mediante mezcla intensiva del adsorbente y agua, seguido de sedimentación o filtración a través de una capa de adsorbente. El adsorbente gastado se regenera con vapor sobrecalentado o gas inerte calentado.

La purificación por intercambio iónico se utiliza para extraer metales (Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cl, Va, Mn, etc.), así como compuestos de arsénico, fósforo, compuestos de cianuro y sustancias radiactivas de las aguas residuales. El método permite la recuperación de sustancias valiosas. La esencia del método es que existen sustancias naturales y sintéticas (intercambiadores de iones), insolubles en agua, que, cuando se mezclan con agua, intercambian sus iones por iones contenidos en el agua. Los intercambiadores de iones capaces de absorber iones positivos del agua se denominan intercambiadores de cationes y los iones negativos, intercambiadores de aniones. Los intercambiadores de iones que intercambian cationes y aniones se denominan anfóteros. Los intercambiadores de iones naturales inorgánicos incluyen zeolitas, minerales arcillosos, feldespatos y diversas micas. Los sintéticos inorgánicos incluyen geles de sílice, óxidos e hidróxidos poco solubles de algunos metales (aluminio, cromo, circonio, etc.).

Los intercambiadores de iones naturales orgánicos son ácidos húmicos de suelos y carbones. Los artificiales orgánicos incluyen micas de intercambio iónico. De forma simplificada, la fórmula del intercambiador de cationes se puede escribir como RH y la del intercambiador de aniones como ROH, donde R es un radical complejo.

La reacción de intercambio iónico se desarrolla de la siguiente manera:

al contacto con el intercambiador de cationes

RH+NaCl - ARNa+HCl,

al contacto con el intercambiador de aniones

RО H+NaCl - RCl+NaOH.

Los procesos de tratamiento de aguas residuales por intercambio iónico se llevan a cabo en instalaciones discontinuas y continuas (Fig.).

La extracción se utiliza para purificar aguas residuales que contienen fenoles, aceites, ácidos orgánicos, iones metálicos, etc. La extracción es rentable si el costo de las sustancias extraídas compensa los costos de su implementación. A una concentración de 3-4 g/l, la extracción es más rentable que la adsorción.

La extracción se realiza en 3 etapas:

mezcla intensiva de aguas residuales con extractante (disolvente orgánico). En este caso se forman dos fases líquidas; una fase es un extracto que contiene sustancias extraídas y un extractante, la otra es azúcar refinada, aguas residuales y un extractante;

separación de extracto y refinado;

regeneración del extractante a partir de extracto y refinado.

El extractante se separa del extracto mediante evaporación, destilación, reacción química y precipitación.

La ultrafiltración es el proceso de filtrar soluciones a través de membranas semipermeables bajo una presión que excede la presión osmótica. Las membranas permiten el paso de las moléculas de disolvente, reteniendo los solutos, tamaño =

Métodos químicos.

Los métodos químicos de tratamiento de aguas residuales incluyen neutralización, coagulación y floculación, oxidación y reducción. El tratamiento químico se lleva a cabo como tratamiento adicional del agua antes o después del tratamiento biológico.

Neutralización. Las aguas residuales que contienen ácidos o álcalis se neutralizan antes de su descarga a cuerpos de agua o antes de su uso tecnológico. Las aguas con un pH de 6,5...8,5 se consideran prácticamente neutras. Para neutralizar las aguas residuales ácidas, se utilizan álcalis y se utilizan ácidos para neutralizar las aguas residuales alcalinas.

La neutralización se puede llevar a cabo de varias maneras: mezclando aguas residuales ácidas y alcalinas, agregando reactivos y filtrando a través de materiales neutralizantes. Para neutralizar aguas ácidas, álcalis (NaOH, KOH), refrescos (Na 2 CO 3 ), agua amoniacal (NH 3 OH), carbonatos de calcio y magnesio (CaCO 3 y MgCO 3 ), dolomita (CaCO 3 y MgCO 3 ), cemento. Sin embargo, el reactivo más barato es la lechada de cal (Ca(OH) 2 ).

Para neutralizar las aguas residuales alcalinas se utilizan magnesita, dolomita, piedra caliza, escorias, cenizas y también gases de escape que contienen CO. 2, ASI QUE 2, NO 2, N 2 O 3 etc. Al mismo tiempo, los gases de combustión se purifican de componentes ácidos.

La coagulación es el proceso de agrandar las partículas dispersas durante su interacción y combinarlas en agregados. En el tratamiento de aguas residuales, se utiliza para acelerar el proceso de sedimentación de impurezas finamente dispersas y sustancias emuladas. Los coagulantes en agua forman flóculos de hidratos de óxido metálico, que se sedimentan rápidamente bajo la influencia de la gravedad y atrapan partículas coloidales y suspendidas.

La floculación es el proceso de agregación de partículas suspendidas mediante la adición de compuestos de alto peso molecular llamados floculantes a las aguas residuales. A diferencia de la coagulación, la agregación se produce no sólo como resultado del contacto, sino también como resultado de la interacción del floculante y la sustancia extraída. Para la limpieza se utilizan floculantes naturales y sintéticos (poliacrilamida, almidón, celulosa).

Purificación por oxidación y reducción.

Para el tratamiento de aguas residuales se utilizan los siguientes agentes oxidantes: cloro gaseoso y licuado, dióxido de cloro, lejía, hipocloritos de calcio y sodio, permanganato de potasio, dicromato de potasio, peróxido de hidrógeno, oxígeno del aire, ozono, etc.

Durante la oxidación, los contaminantes tóxicos se vuelven menos tóxicos y posteriormente se eliminan del agua. La purificación por oxidación implica un gran consumo de reactivos, por lo que la oxidación se utiliza cuando los contaminantes son difíciles de eliminar por otros medios.

Oxidación con cloro. El cloro y las sustancias que contienen cloro activo son los agentes oxidantes más comunes. Se utilizan para purificar aguas residuales de sulfuro de hidrógeno, fenoles, cianuros y bacterias.

Cuando se desinfecta el agua, el cianuro se oxida a nitrógeno y dióxido de carbono.

Cuando el agua se clora, las bacterias del agua mueren como resultado de la oxidación de las sustancias que forman el protoplasma de las células.

La oxidación con oxígeno del aire se utiliza para purificar el agua del hierro, para la oxidación del hierro ferroso en hierro férrico y la posterior separación del hidróxido de hierro.

La purificación por reducción se utiliza en los casos en que el agua contiene sustancias fácilmente reductoras (compuestos de mercurio, cromo, arsénico). En este proceso, se reducen a metales y luego se eliminan mediante filtración o flotación.

Métodos de limpieza electroquímica. Para purificar el agua de diversas impurezas disueltas y dispersas, se utilizan oxidación anódica, reducción catódica, electrocoagulación, electroflotación y electrodiólisis. Todos estos procesos ocurren en los electrodos cuando una corriente eléctrica directa pasa a través del agua residual.

Métodos de limpieza bioquímica.

Los métodos de tratamiento bioquímico se utilizan para purificar las aguas residuales domésticas e industriales de compuestos orgánicos y algunos inorgánicos (sulfuro de hidrógeno, sulfuros, amoníaco, nitratos, etc.). El proceso de depuración se basa en que determinados microorganismos utilizan los contaminantes de los alimentos. La oxidación bioquímica es posible si la relación (DBO PAG / DQO) 100 >= 50%, las aguas residuales no contienen impurezas tóxicas de metales pesados ​​y la concentración de sustancias biológicamente no oxidables no supera ciertos valores.

Se conocen métodos aeróbicos y anaeróbicos de tratamiento bioquímico. El método aeróbico utiliza microorganismos que requieren oxígeno y una temperatura de 20 a 40ºC para vivir. 0 ºC.

Los métodos anaeróbicos funcionan sin oxígeno y se utilizan principalmente para la desinfección de sedimentos.

Los lodos activados se componen de organismos vivos y sustrato sólido. Los organismos vivos están representados principalmente por 12 tipos de microorganismos y protozoos (gusanos, hongos mohosos, levaduras, grupos de bacterias, crustáceos, etc.). La composición química del lodo activado se puede escribir C metro H norte O k norte c Si yo .

La biodegradabilidad de las aguas residuales se caracteriza a través de su indicador bioquímico DBO PAG / COD. Las aguas residuales domésticas tienen un indicador > 0,5, las aguas residuales industriales (0,05-0,3).

Según indicadores bioquímicos, las aguas residuales se dividen en cuatro grupos:

indicador bioquímico > 0,2 – el agua está bien purificada bioquímicamente (fábricas de alimentos, petroquímicas);

indicador bioquímico 0,1-0,02: el agua después de la purificación mecánica se puede enviar para oxidación bioquímica;

BP – 0,01-0,001 – las aguas residuales pueden enviarse para tratamiento bioquímico después de un tratamiento físico y químico mecánico y local.

PA

Para una oxidación bioquímica exitosa, las aguas residuales deben contener N, P, K, S, Mg, Ca, NaCl, Fe, Mn, Mo, Ni, Co, Zn, Cu.

Métodos aeróbicos de purificación bioquímica.

El tratamiento aeróbico puede realizarse en estructuras naturales y artificiales. En condiciones naturales, la depuración se produce en campos de riego, campos de filtración y estanques biológicos. Los filtros artificiales son biofiltros, tanques de aireación y tanques de oxígeno.

La elección de las instalaciones de tratamiento de agua depende de las condiciones climáticas, el volumen y la composición de las aguas residuales y la concentración de contaminantes.

En estructuras artificiales, la limpieza se realiza más rápido que en condiciones naturales.

Campos de riego. Las aguas residuales se utilizan para regar cultivos agrícolas y plantar árboles y arbustos.

Los estanques biológicos son una cascada de estanques de 3 a 5 etapas a través de los cuales el agua previamente purificada se mueve a baja velocidad. Los estanques cuentan con aireación natural y artificial. Con aireación natural, los estanques tienen poca profundidad (0,5-1 m) y están habitados por organismos acuáticos. Con la aireación artificial, los estanques se airean mediante agitación mecánica o soplado de aire.

Los biofiltros son estructuras en las que las aguas residuales se filtran a través de un material de carga recubierto con una película biológica formada por colonias de microorganismos. Los microorganismos de la biopelícula oxidan sustancias orgánicas, utilizándolas como alimento y energía. La película muerta se lava con agua residual y se retira del cuerpo del biofiltro. El oxígeno del aire necesario para el proceso bioquímico ingresa al espesor de la carga a través de la ventilación natural y artificial del filtro. Como material de carga se utiliza una carga volumétrica (grava, escoria, arcilla expandida, piedra triturada) y una carga plana (plásticos, fibrocemento, cerámica, metal, tejidos, etc.).

Los aerotanques son depósitos en los que las aguas residuales depuradas y los lodos activados se saturan con aire y se mezclan. Para garantizar un funcionamiento normal, se suministra aire continuamente. Después de la purificación, el agua se sedimenta. Los lodos activados se separan y parcialmente se suministran a un nuevo tratamiento y parcialmente se descargan a lechos de lodos.

A veces se utiliza oxígeno técnico en lugar de aire para la oxidación. Estas estructuras se llaman oksitenki.

Métodos anaeróbicos de tratamiento bioquímico.

Los métodos anaeróbicos se utilizan para la digestión de lodos generados durante el tratamiento bioquímico de aguas residuales industriales, así como para el tratamiento de aguas residuales industriales concentradas con DBO. lleno >4-5 g/l. Los productos finales de la fermentación son alcoholes, ácidos, gases de fermentación (CO 2, H2, CH4).

La fermentación de metano se utiliza para tratar aguas residuales.

El proceso de fermentación se lleva a cabo en digestores, tanques herméticamente cerrados equipados con dispositivos para introducir sedimentos no fermentados y eliminar sedimentos fermentados (Fig.). Antes de introducirlo en el digestor, los lodos deben deshidratarse lo más posible.

Desinfección de aguas residuales. Antes de ser vertidas a cuerpos de agua, las aguas residuales deben desinfectarse (desinfectarse). La eficacia de la desinfección está determinada por el título de coli (el volumen más pequeño en mm de agua residual que contiene una E. coli). El agua con un título de coli de 0,001 se considera desinfectada.

La desinfección se realiza con cloro líquido, hipoclorito de sodio o potasio, lejía, ozono, etc. La duración del contacto del agua con el cloro es de 30 minutos. Consumo de cloro de 3 a 10 g/m 3 . El ozono tiene un mayor efecto bactericida que el cloro. El ozono, simultáneamente con la desinfección, mejora los parámetros fisicoquímicos y organolépticos del agua. El ozono se obtiene del aire en instalaciones especiales. Para obtener 1 kg de ozono se necesitan 50-60 m 3 aire.

Tratamiento de lodos.

Después del tratamiento bioquímico se forma una gran cantidad de sedimento. Para su desinfección se utiliza digestión anaeróbica en digestores, estabilización, acondicionamiento, deshidratación o tratamiento térmico. La estabilización de sedimentos se lleva a cabo para descomponer la porción biodegradable de la materia orgánica en dióxido de carbono, metano y agua. Se lleva a cabo con la ayuda de microorganismos en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. En condiciones anaeróbicas, la fermentación se lleva a cabo en fosas sépticas, decantadores de dos niveles, clarificadores, sobrecalentadores y digestores.

La hidrosfera incluye todos los recursos hídricos de la Tierra:

• Océano Mundial;
• El agua subterránea;
• pantanos;
• ríos;
• lagos;
• mares;
• embalses;
• glaciares;
• vapor atmosférico

Todos estos recursos pertenecen a los beneficios condicionalmente inagotables del planeta, pero las actividades antropogénicas pueden empeorar significativamente el estado del agua. Para la hidrosfera, la contaminación de todas las áreas acuáticas es un problema global. El medio acuático está contaminado por productos derivados del petróleo y fertilizantes agrícolas, desechos sólidos industriales y municipales, metales pesados ​​y compuestos químicos, desechos radiactivos y organismos biológicos, aguas residuales cálidas, municipales e industriales.

Purificación del agua

Para preservar los recursos hídricos del planeta y no deteriorar la calidad del agua, es necesario proteger la hidrosfera. Para ello es necesario utilizar racionalmente los recursos y depurar el agua. Dependiendo de los métodos de depuración se puede obtener agua potable o industrial. En el primer caso, se limpia de productos químicos, impurezas mecánicas y microorganismos. En el segundo caso, es necesario eliminar únicamente las impurezas nocivas y aquellas sustancias que no se pueden utilizar en el área en la que se utilizará el agua de proceso.

Existen bastantes métodos de purificación del agua. En diferentes países se utilizan varios métodos de purificación del agua. Hoy en día, los métodos mecánicos, biológicos y químicos de tratamiento del agua son relevantes. También se utilizan depuraciones por oxidación y reducción, métodos aeróbicos y anaeróbicos, tratamiento de lodos, etc. Los métodos de purificación más prometedores son la purificación del agua fisicoquímica y bioquímica, pero son costosos y, por lo tanto, no se utilizan ampliamente.

Ciclos cerrados del agua

Para proteger la hidrosfera se crean ciclos cerrados de circulación de agua, y para ello se utilizan aguas naturales, que se bombean al sistema una vez. Después de su uso, el agua vuelve a sus condiciones naturales y se purifica o se mezcla con agua del entorno natural. Este método le permite reducir el consumo de agua hasta 50 veces. Además, el agua reciclada ya usada, dependiendo de su temperatura, se utiliza como refrigerante o refrigerante.

Así, las principales medidas para proteger la hidrosfera son su uso racional y depuración. De acuerdo con las tecnologías utilizadas, se calcula la cantidad óptima de recursos hídricos. Cuanto más económicamente se utilice el agua, mayor será su calidad en la naturaleza.