Самоочищение водоемов - совокупность всех природных процессов в загрязненных водах, ведущих к восстановлению первоначальных свойств и состава воды. В природных водоемах обитают рыбы, водоплавающие животные, птицы, развиваются водоросли, инфузории, рачки, насекомые, планктон и донные организмы. Здесь функционирует свой круг веществ. Процессы самоочищения водоемов зависят от гидробиологической и гидрохимической обстановки в них. Основными факторами, существенно влияющими на водоемы, являются, температура вода, минеральный состав примесей, концентрация кислорода, рН воды, концентрация вредных примесей, препятствующих или затрудняющих протекание процессов самоочищения водоемов. Особенно большое значение в процессах самоочищения имеет кислородный режим водоемов. Расход кислорода на минерализацию органических веществ определяется через биохимическое его потребление,(БПК). Биохимическое потребление кислорода (БПК), выражается количеством кислорода, использованного в биохимических (при помощи бактерий) процессах окисления органических веществ за определенное время инкубации пробы (мг О2 в сутки). Обычно на практике при анализе качества воды пользуются пятисуточной (БПК 5) или полной (БПКПОЛНОЕ) биохимической потребностью кислорода. При сбросе в водоем загрязнителей биологическое равновесие в нем нарушается. Появляются минеральные новообразования в виде взвесей и растворов. Органические вещества окисляются аэробными микроорганизмами, расходующими кислород и выделяющими определенное количество теплоты. Образуются углекислый газ и вода, водоем очищается от органических веществ, но содержание кислорода уменьшается. При полном израсходовании кислорода размножаются анаэробные организмы, а все аэробные погибают. Самоочищение вод при этом прекращается, и начинается разложение органических веществ анаэробными микроорганизмами с образованием ядовитых веществ (аммиака, метана, сероводорода и др.). Водоем становится "мертвым". Таковы основные последствия загрязнения гидросферы, которая оказалась наиболее уязвимой частью биосферы. И, если в ближайшее время кардинально не улучшатся ее использование и охрана, жизнь на планете окажется под угрозой.

2.3 Загрязнение литосферы

2.3.1 Земельные ресурсы

Литосфера – твердая оболочка Земли, различается по составу и строению на материках и океане. Мощность литосферы 50 – 250 км, в том числе земной коры до 50 – 75 км на суше (29,2 % поверхности Земли) и 5 – 11 км на дне океана. Верхние слои литосферы мощностью 2 – 3 км (по некоторым данным – до 8,5 км) называют литобиосферой. Частью биосферы является только верхняя часть земной коры, т. к. с глубиной нарастает температура земных недр. Живые бактерии выявляются в подземных водах с температурой до 100 o С, хотя наиболее активная жизнедеятельность ограничена примерно 80 o С, предельная концентрация минеральных солей 270 г/дм 3 . При глубоком бурении в Поволжье и Западной Сибири активная и разнообразная по составу анаэробная микрофлора была найдена на глубине 1 – 3 км, а иногда и глубже . Первоосновой всех форм растительных и животных организмов на суше является почвенный покров. Почва - верхний слой суши, образовавшийся под влиянием многообразных физико-химических и биологических процессов, имеет постоянный обмен веществ и находится в состоянии подвижного равновесия с окружающей средой, служит общепланетарным аккумулятором и распределителем энергии прошедших через фотосинтез растений, удерживающим в биосфере важнейшие элементы - углерод, азот, фосфор, калий, серу, кальций и др. Основоположник современного почвоведения русский естествоиспытатель В.В. Докучаев (1846 - 1903) в своей работе «Картография русских почв» дал такое определение почвы: «Это суть поверхностно лежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее окрашены гумусом; эти тела имеют свое собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности; почва, как и всякий другой организм, всегда имеет известное строение, нормальную толщину и нормальное положение…» . В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты: 1. минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух; 2. детрит – отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных; 3. множество живых организмов – от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса. Эдафические факторы – это свойства почвы как экологического фактора. Для почвы характерна более или менее рыхлая структура, определенная водопроницаемость и аэрируемость. Почва является биокосной системой, основанной на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами и почвенными организмами. Поверхностные слои почвы обычно содержат остатки растительных и животных организмов (детрит), разложение которых приводит к образованию гумуса, количество которого определяет плодородие почвы. Процесс образования почвы протекает со скоростью 0,5 – 2 см в столетие, на образование пахотного слоя мощностью 18 – 25 см нужно от 2 до 8,5 тыс. лет. Поэтому если почва исчезла, то для всех практических целей она пропала навсегда. Площадь суши земного шара без ледников и полярных шапок составляет 133,4 млн. км 2 . Из них 55,4 млн. км 2 приходится на тропики; 24,3 млн. км 2 – на субтропики; 22,5 млн. км 2 на – зону умеренного климата и 21,2 млн. км 2 – на полярную зону. Пахотные угодья занимают около 1,5 млрд. га (10 – 11% суши), пастбища и сенокосы – приблизительно 3 млрд. га (20 % суши). По данным ООН, 20 % площади суши располагаются в слишком холодном климате, 20 % занимают высокие горы и 10 % – щебенистые почвы крутых склонов . Резервы сельскохозяйственных земель на планете исчерпаны. Население земного шара распределено неравномерно, и обеспеченность пашней в разных странах неодинакова. Наиболее обеспеченные пашней страны являются основными производителями сельскохозяйственной продукции. На каждого жителя планеты приходиться в среднем 0,4 га пашни . Эта цифра имеет тенденцию к сокращению, так как население Земли растет, а площадь суши не увеличивается. Площадь пашни можно увеличить за счет распашки лугов, сенокосов и пастбищ, но освоение новых территорий экологически небезопасно и экономически чаще всего нерентабельно. По обеспечению пашней территория бывшего СССР занимает четвертое место в мире, однако половина этой территории находится в зоне многолетней мерзлоты, а 2/3 пахотных земель приурочено к зоне недостаточного увлажнения, и по потенциальным возможностям природных условий для сельскохозяйственного производства эта территория в 2,4 раза уступает США, 2,25 раза – Франции, в 1,7 раза – Германии и 1,5 раза – Великобритании . На долю России приходится 76,6 % площади бывшего СССР и 59,6 % пашни. За длительный период бесхозяйственного использования почвы РФ в значительной степени утратили свое плодородие. Среди них много смытых черноземов, которые необходимо защищать от водной и ветровой эрозии. Почвы нуждаются в специальных мероприятиях по осушению, рассолению, нейтрализации кислой реакции (известкование), орошении и т.д. В настоящее время на душу населения в РФ приходится порядка 0,8 га пашни, а еще в 1971 г было 0,9 га. Такое уменьшение вызвано ростом населения страны и отводом продуктивных земель для строительства, развития промышленности и транспорта.

Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы:

• · физические,
• · химические,
• · биологические.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере - через 2 тыс. км.

Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.

Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму - используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.

К биологическим факторам самоочищения водоема относятся:

• · Совокупность беспозвоночных гидробионтов-фильтраторов, зоопланктон;
• · Сообщества высших водных растений (макрофитов), которые задерживают часть биогенов (азот, фосфор) и загрязняющих веществ, поступающих в экосистему с прилегающей территории;
• · Бентос, задерживающий и поглощающий часть биогенов и поллютантов, мигрирующих на границе раздела вода / донные осадки;
• · Микроорганизмы, сорбированные на взвешенных частицах, перемещающихся относительно водной массы вследствие гравитационного оседания частиц под действием сил тяжести; в результате водная масса и микроорганизмы перемещаются относительно друг друга, что эквивалентно ситуации, когда вода профильтровывается через зернистый субстрат с прикрепленными микроорганизмами; последние извлекают из воды растворенные органические вещества и биогены;
• · Водоросли и фитопланктон;

Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.

Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.

Скорость самоочищения водоёма и разложения углеродсодержащих соединений, включая ПАВ зависит от температуры, доступа кислорода, питательного режима водной среды, т.е. от тех факторов, которые определяют ее микробиологическую активность. В воде, обедненной кислородом, разложение углеродсодержащих соединений как правило замедляется.

Особенно медленно происходит самоочищение водоёмов от нефти. За 2-7 суток содержание эмульгированных нефтепродуктов в воде снижалось при 20 градусах по Цельсию на 40%, а при 5 градусах лишь на 15%. В присутствии водной растительности в модельных опытах нефтяная пленка исчезала при ее толщине 0,06 см через 4-6 суток, а при 0,6 см - через 20-22 суток. Полное разложение нефти требует воздействия многочисленных бактерий разных видов, причем для разрушения образующихся промежуточных продуктов требуются свои микроорганизмы. Легче всего протекает микробиологическое разложение парафинов. Более стойкие циклопарафины и ароматические углеводороды сохраняются в водной среде гораздо дольше.

Ультрафиолетовая составляющая солнечной радиации существенно ускоряет деструкцию высокомолекулярных углеродсодержащих соединений, однако с экологической точки зрения этот процесс опасен из-за образования продуктов распада, как правило, сильно токсичных.

Как любая среда биосферы, водоём, имеет свои защитные силы и обладает способностью к самоочищению. Самоочищение происходит за счет разбавления, оседания частиц на дно и формирования отложений, разложение органических веществ до аммиака и его солей за счет действия микробов. Если водоем справляется, то все органические вещества превращаются в аммиак и его соли на 7-12 сутки, а далее количество аммиака и его солей начинает падать, так как наступает вторая фаза и соли аммиака превращаются в нитриты, то происходит на 25-27 сутки. А дальше концентрация нитритов начинает падать, потому что все нитриты превратятся в нитраты на 32-35 сутки. То есть в идеале весь процесс самоочищения заканчивается примерно за месяц.

По своему характеру все загрязнения делятся на механические, химические, физические и биологические.

Механические загрязнения - это твердые частицы различных размеров.

Химические загрязнения - это всевозможные химические вещества на уровне молекул и ионов.

Физические загрязнения - это все виды отходов энергии: тепловой, световой. электромагнитного поля, излучения и т.д.

Биологические загрязнения - различные виды микроорганизмов, в том числе и патогенные.

Загрязнения.поступающие в атмосферу, воду, почву безусловно оказывают воздействие на организм человека, вызывая различные заболевания. Они изменяют облик Земли, влияют на растительность, животных микроорганизмы, ведут к изменению, нарушению биосферы в целом.

Важным элементом природоохранной деятельности является нормирование, использование, охрана водных источников.

Нормирование в области использования и охраны водных объектов, согласно Водного кодекса, заключается:

• · в установлении лимитов водопользования (водопотребления и водоотведения);
• · в разработке и принятии стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов.

Нормативы, инструкции и правила по использованию, охране и установлению водных ресурсов и водных объектов разрабатывает и согласовывает Минприроды РФ. Оно обеспечивает нормативно-правовое и организационное регулирование водопользования и является уполномоченным государственным органом в области охраны окружающей природной среды.

Нормирование водоотведения - это установление лимитов (нормативов) на сброс сточных вод.

Цель нормирования водоотведения - предупреждение и устранение загрязнения водных объектов источниками загрязнения. Нормативы водоотведения устанавливаются для того, чтобы не допустить перегрузки водного объекта загрязняющими веществами, их метаболитами и продуктами распада, нарушающими условия водопользования и представляющими угрозу для нормального функционирования водной экосистемы.

Источниками загрязнения считаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных и подземных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и берегов водных объектов (Водный кодекс РФ).

Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регулирования деятельности источников загрязнения.

Лимиты водоотведения устанавливаются для водопользователей на определенный срок специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда по согласованию со специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, а по подземным водным объектам - и с государственным органом управления использованием и охраной недр.

Лимиты водоотведения - сбросы в водные объекты устанавливаются на основе использования расчетных величин предельно допустимого сброса (ПДС). Величины ПДС являются частью экологического паспорта предприятия. Ее рассчитывают как величину массы загрязняющих веществ, сброшенную со сточными водами за определенное время, которая не приводит к превышению нормативов концентраций загрязняющих веществ в водном объекте.

Смесь бытовых и производственных сточных вод города водоотводящими сетями поступает на централизованные очистные сооружения, где подвергается очистке. В случае возможности, очищенные сточные воды могут быть сброшены в поверхностные водоемы, где за счет их разбавления водой водоема и самоочищающей способности подвергаются самоочищению. Условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируются соответствующими правилами. Самоочищение сточных вод происходит за счет сложных биохимических процессов под действием всех видов биоценоза водоема и присутствующего в нем кислорода. На определенном расстоянии от места выпуска вниз по течению реки, в зависимости от вида водоема и расстояния до ближайшего водозабора устанавливается расчетный створ. В расчетном створе качество воды водоема должно соответствовать нормативному, для данного водоема, показателю.

При наличии в населенном пункте централизованных очистных сооружений все бытовые и производственные (прошедшие стадию локальной очистки) сточные воды направляются на эти сооружения. Согласно установленных правил, для данного населенного пункта, концентрация загрязнений в сточных водах должна соответствовать определенным нормам сброса загрязняющих веществ. Нормативы сброса загрязняющих веществ в городскую канализацию Нижнего Новгорода и водоемы различного назначения приведены в таблице 1. При повышении загрязняющих показателей, приведенных в таблице, предприятия производят плату за сброс сточных вод по многократно повышенным тарифам.

Основная задача нормативных показателей сброса веществ состоит в предотвращении негативного действия загрязнений на работу очистных сооружений и, в первую очередь, биологических.

При выпуске сточных вод в водоемы происходит их разбавление и смешение с водой водоёмов. В результате концентрация загрязнений сточных вод снижается. Степень смешения и разбавления зависит от соотношения расходов сточных вод и водоема, формы выпуска сточных вод, скорости движения воды в водоеме, его глубины, расстояния до расчетного створа и др. факторов.

Нормативы сброса загрязняющих веществ для приема в городскую канализацию и водоемы различного назначения

Для всех видов водоёмов установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК), при этом они сгруппированы по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ). Лимитирующими показателями вредности являются: общесанитарный (ХПК, ВПК, сухой остаток, взвешенные вещества, сульфиды); рыбохозяйственный (нефтепродукты, нитриты, нитраты); токсикологический (хром, никель, медь, цинк и др.). Таким образом, определение необходимой степени очистки сводится к установлению величины допустимой концентрации загрязняющих веществ, с которой сточная жидкость может быть сброшена в водоем (С ст).

При определении допустимой концентрации «загрязнителя» следует учитывать природу вещества, по которому производится расчет. Все вещества делятся на консервативные и неконсервативные. Консервативные вещества при сбросе в водоем с течением времени (от места выпуска до расчетного створа), за счет процессов самоочищения, не уменьшаются (уменьшение их концентрации может обусловливаться только физическими факторами - разбавлением водой водоема, осаждением). Консервативные же вещества в водоеме за счет химических и биохимических процессов окисляются. В связи с этим допустимая концентрация загрязняющих веществ определяется на два случая:

для консервативных веществ по формуле:

С ст (доп) = С нор + (n-1) (С нор - С ф), мг/л (2.11)

для неконсервативных веществ по формуле:

С ст (доп) = С нор /(10 -kt) + (n - 1) (С нор /(10 -kt) - С ф), мг/л (3.12)

где k - коэффициент неконсервативности вещества.

Степень очистки обычно определяется по следующим показателям:

• o взвешенным веществам;
• o биохимической потребности кислорода;
• o кислороду;
• o токсическим веществам.

Важным показателем при сбросе сточных вод предприятием в водоем является определение величины предельно допустимого сброса веществ в водоем (ПДС).

Предельно допустимый сброс веществ в водоем (ПДС) - это масса веществ в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе. Расчет норм ПДС выполняется в соответствии с методикой «Методика расчета предельно допустимых сбросов веществ в водные объекты со сточными водами».

Проекты норм ПДС подлежат согласованию с природоохранными органами. Утвержденные величины ПДС (ВСС) являются контрольными показателями, определяющими достаточность существующих или запланированных водоохранных мероприятий.

Если фактические сбросы веществ со сточными водами не превышают установленных ПДС, то следует считать объем существующих мероприятий достаточным и водопользователю необходимо обеспечить эффективную работу очистных сооружений в установленном режиме.

Если же фактический сброс превышает ПДС, то объем водоохранных мероприятий недостаточен. Величины ПДС являются в этом случае плановыми показателями, которые определяют объем водоохранных мероприятий, необходимых для достижения нормативного качества воды в водном объекте - приемнике сточных вод.

Достижение установленных ПДС возможно как путем снижения концентрации вредных веществ в сточных водах, так и путем сокращения объема сточных вод, подлежащих сбросу в водные объекты.

Относительно экологической экспертизы, то она проводится с целью обеспечения экологически безопасного развития общества, его производительных сил, сохранения окружающей природной среды. Экологическая экспертиза - это оценка возможных воздействий намечаемой производственной деятельности на природу.

Экологической экспертизе подвергаются: проекты и программы строительства; проекты размещения производственных сооружений; техника, технология, сырье, изготовляемая предприятием продукция; проекты нормативных актов и законодательство.

Задача экологической экспертизы состоит:

• · проверка соответствия объекта экспертизы требованиям охраны окружающей природной среды;
• · оценка последствий от производственной деятельности объекта;
• · прогнозирование возможного воздействия объектов на условия жизнеобеспечения человека.

Экологическая экспертиза осуществляется Минприродой России, ее подразделениями на региональном, краевом, областном уровне. Она с привлечением высокопрофессиональных специалистов, общественности, СМИ. Утвержденное экспертизой заключение является документом обязательным для исполнения. При проведении экологической экспертизы должны соблюдаться следующие условия:

• · она должна быть безусловной - не один проект не должен иметь силу, пока не будет доказана его абсолютная безопасность, ее выводы должны иметь силу обязательного к исполнению документа;
• · приоритет должен отдаваться медико-биологическим аспектам - обеспечению безопасного развития общества (человечества).

В соответствии с Законом РФ «Об экологической экспертизе» (ст. 3) экологическая экспертиза должна обосновываться на следующих принципах:

• · презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности;
• · обязательности проведения государственной экологической экспертизы до принятия решений о реализации объекта экологической экспертизы;
• · комплексности оценки воздействия на окружающую природную среду хозяйственной и иной деятельности и его последствий;
• · обязательности учета требований экологической безопасности при проведении экологической экспертизы;
• · достоверности и полноты информации, представляемой на экологическую экспертизу;
• · независимости экспертов экологической экспертизы при осуществлении ими своих полномочий в области экологической экспертизы;
• · научной обоснованности, объективности и законности заключений экологической экспертизы;
• · гласности, участия общественных организаций (объединений), учета общественного мнения;
• · ответственности участников экологической экспертизы и заинтересованных лиц за организацию, проведение, качество экологической экспертизы.

При проведении экологической экспертизы должно учитываться мнение специалистов (профессионалов) и общественности. Она должна носить научно-обоснованный, комплексный характер, опираться на специалистов и общественность различного профиля.

Воздушное отопление в загородном доме сейчас в России не популярно. Этот метод получил широкое распространение на территории Канады и США. Паровая Этот вид обогрева в коттеджах практически не применяется. В основном он применяется на промышленных Объектах. Он экономически и технически оправдан, если пар задействован в технологических процессах предприятия. Печная Обогрев печью - всем известный вариант. В загородных домах печное отопление постепенно уступает место более современным, эффективным и удобным в эксплуатации вариантам. Обогреть большой коттедж печью - невозможно. Во многих домах печь - элементом дизайна интерьера, а не источник обогрева. Система отопления загородных домов с жидким теплоносителем Остановимся подробнее на самом популярном виде обогрева - водяном. Водяные системы теплоснабжения в зависимости от используемого топлива, делятся на следующие классы: Системы, работающие на газе (магистральный газ, сжиженный газ) Отопление на электричестве (с электрическими котлами) Системы, работающие на твердом топливе Системы, работающие на жидком топливе С позиции комфорта для проживания, все обозначенные варианты отопления…

В преддверии новогодних праздников пиротехнические изделия пользуются большим спросом. В связи с этим сотрудники…

САМООЧИЩЕНИЕ ВОДЫ В ВОДОЕМЕ

Самоочищающая способность реки зависит от многих природных факторов: объема речного стока, скорости потоков, химического состава воды, ее температуры и т. д. Учесть их все при прогнозировании оптимальных санитарных попусков очень трудно.

Действующие санитарные нормы требуют предельно минимального содержания загрязнений в очищенных сточных водах, сбрасываемых в водоемы. Однако во многих случаях глубокая очистка стоков в соответствии с этими нормами стоит значительно дороже, чем разбавление сточных вод, прошедших менее глубокую очистку, речной водой. Для интенсификации самоочищения рек возможно применение искусственной аэрации, которая очень эффективна, но пока еще не получила широкого распространения.

Процесс смешения и разбавления сточных вод в реках, озерах и водохранилищах. При определении степени смешения нельзя принимать в расчет весь расход реки, так как вблизи места выпуска достаточно полного смешения еще нет - оно происходит на некотором расстоянии от места выпуска.

Для учета расхода реки, участвующего в смешении, т. е. процессов разбавления, вводят коэффициент смешения а, показывающий, какая часть расхода реки смешивается со сточной водой в данном створе.

Наиболее полная оценка физических процессов, происходящих в водоеме, может быть получена только гидравлическим моделированием.

Для создания наилучших условий разбавления при конструировании выпуска надлежит учитывать следующие положения:

а) расположение выпуска должно быть в области устойчивых

больших заливах, затонах и районах устойчивых циркуляционных

б) для создания наилучших условий подхода окружающей жидкос

ти к выходящим из оголовков струям выпускные отверстия должны

быть расположены над дном водоема на высоте h ^ Sd, но не менее

в) направление выпуска сточных вод в плане должно соответство

вать направлению наиболее устойчивых течений;

г) ось выходящей из выпуска струи должна направляться под уг

лом к горизонту, определяемым расчетом в зависимости от относи

тельной глубины H/d0 и отношения скоростей vjv0;

д) оголовки рассеивающего выпуска должны располагаться друг от

друга на расстоянии 6^Яср.

Дополнительно по теме канализация:

СМОТРОВЫЕ КОЛОДЦЫ И СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ КАМЕРЫ

ПЕРЕПАДНЫЕ КОЛОДЦЫ

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

Порядок расчета разбавления при выпуске сточных вод в озера и водохранилища следующий:

а) исходя из расчетного расхода сточных вод, устанавливают пло

щадь сечения сосредоточенного выпуска или суммарную площадь от

верстий рассеивающего выпуска; выбор скорости истечения производит

ся, как указано выше;

б) устанавливают диаметры выпускных отверстий;

в) для рассеивающего выпуска определяют расстояние между ого

г) последовательно рассчитывают параметры: р по формуле

д) находят разбавление по формуле

Эффект смешения значительно повышается при использовании специальных рассеивающих выпусков и предварительном разбавлении сточных вод речной водой путем ее подачи из реки или из водохранилища насосами в береговую камеру выпуска.

Потребление и растворение кислорода в воде водоема. Для того чтобы процесс самоочищения протекал нормально, необходимо обеспечить определенные условия, основным из которых является наличие в водоеме после спуска в него сточных вод запаса растворенного кислорода.

В водоеме одновременно происходит, с одной стороны, потребление кислорода на минерализацию органических веществ, а с другой - пополнение его за счет растворения кислорода, поступающего с поверхности водного зеркала, т. е. так называемая реаэрация.

Кислородный режим реки зависит от температуры. При повышении температуры воды скорость потребления кислорода возрастает, а так как скорость реаэрации при этом почти не изменяется, то летом минимум содержания кислорода наступает быстрее и содержание кислорода в реке будет меньше. Принимая к тому же во внимание, что растворимость кислорода в воде летом уменьшается, следует признать летние условия в отношении содержания кислорода в реке менее благоприятными, чем зимние (при отсутствии ледяного покрова).

Ледяной покров в зимнее время почти приостанавливает реаэрацию, и содержание растворенного кислорода может очень сильно уменьшиться. Наблюдались даже случаи гибели рыбы от недостатка кислорода. В этот период насыщение воды кислородом должно осуществляться аэрацией. Поверхность водохранилища в зоне аэрации остается свободной от льда, вода получает необходимое количество кислорода и качество ее улучшается.

В водохранилищах циркуляция воды в верхних слоях поддерживается благодаря действию ветра, что приводит к полному насыщению воды кислородом. Это, в свою очередь, создает нормальные условия для развития планктона, служащего пищей для рыб. Однако ниже определенного уровня перемешивающее действие ветра перестает сказываться и плотность воды быстро повышается. Вода из придонных слоев выше этого уровня подняться не может, в ней происходит накопление остатков растительных и животных организмов, опускающихся из верхних слоев и разлагающихся с образованием сероводородных соединений Следствием этого являются обескислороживание воды и значительное ухудшение ее качества.

Одной из мер, позволяющих уменьшить дефицит кислорода в застойных зонах водохранилищ, является искусственная их аэрация. Ее применение стимулирует развитие планктона и увеличивает рыбные запасы водохранилищ.

Бактериальное загрязнение водоемов. Наличие бактериальных за-i рязнений в бытовых сточных водах может быть причиной инфекционных заболеваний, возбудители которых могут распространяться через воду (холера, тиф, бактериальная дизентерия и др.). По общим требованиям к составу воды водоемов у пунктов санитарно-бытового водопользования вода не должна содержать возбудителей заболеваний.

В качестве показателя самоочищения водоемов чрезвычайно важное значение имеет снижение числа бактерий. Закономерность процесса самоочищения от бактериальных загрязнений еще не установлена полностью. Нередко в водоеме ниже выпуска сточных вод бактериальное загрязнение сначала возрастает, а затем начинается отмирание бактерий в процессе самоочищения воды. При этом максимум бактериального загрязнения может наступить значительно ниже места практически полного смешения. По данным С. Н. Строганова, такое явление наблюдалось во всех обследованных проточных водоемах.

До настоящего времени обнаружено отмирание в воде только водных сапрофитов и кишечной палочки. В какой связи с этими явлениями находится патогенная микрофлора, не выяснено, причем не отрицается возможность при определенных условиях размножения в воде возбудителей кишечных заболеваний. Многие патогенные микробы, в том числе микробы брюшного тифа и холеры, сохраняют жизнеспособность в воде довольно долго.

Для летне-осеннего периода С. Н. Строганов приводит следующие схематизированные данные о ходе процесса бактериального самоочищения. Через 24 ч остается не более 50% бактерий от максимального их числа, через 48 ч-10- 25%, через 72 ч - 10%, через 96 ч- 0-5%.

Поступающие в водоем загрязнения вызывают в нем нарушение естественного равновесия. Способность водоема противостоять этому нарушению, освобождаться от вносимых загрязнений и составляет сущность процесса самоочищения.

Самоочищение водных систем обусловлено многими природными, а иногда и техногенными факторами. К числу таких факторов относятся различные гидрологические, гидрохимические и гидробиологические процессы. Условно можно выделить три типа самоочищения: физическое, химическое, биологическое.

Среди физических процессов первостепенное значение имеет разбавление (перемешивание). Хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных частиц обеспечивается интенсивным течением рек. Способствует самоочищению водоемов отстаивание загрязненных вод и оседание на дно нерастворимых осадков, сорбция загрязняющих веществ взвешенными частицами и донными отложениями. Для летучих веществ важным процессом является испарение.

Среди химическим факторов самоочищения водоемов главную роль играет окисление органических и неорганических веществ. Окисление происходит в воде при участии растворенного в ней кислорода, поэтому чем выше его содержание, тем быстрее и лучше протекает процесс минерализации органических остатков и самоочищения водоема. При сильном загрязнении водоема запасы растворенного кислорода быстро расходуются, а накопление его за счет физических процессов газообмена с атмосферой протекает медленно, отчего самоочищение замедляется. Самоочищение воды может происходить и вследствие некоторых других реакций, при которых образуются трудно растворимые, летучие или нетоксичные вещества, например, гидролиза пестицидов, реакции нейтрализации и др. Содержащиеся в природной воде карбонаты и гидрокарбонаты кальция и магния нейтрализуют кислоты, а растворенная в воде угольная кислота нейтрализует щелочи.

Под влиянием ультрафиолетового излучения солнца в поверхностных слоях водоема происходит фоторазложение некоторых химических веществ, например ДДТ, и обеззараживание воды – гибель патогенных бактерий. Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей объясняется их влиянием на протоплазму и ферменты микробных клеток, что вызывает их гибель. Ультрафиолетовые лучи оказывают губительное воздействие на вегетативные формы бактерий, споры грибов, цисты простейших, вирусы.

Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают бактерии, водоросли, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Процессы метаболизма, биоконцентрирования, биодеградации приводят к изменению концентрации загрязняющих веществ. К биологическим факторам самоочищения водоема относятся также водоросли, плесневые и дрожжевые грибки, однако в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения. Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрицы и некоторые амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск профильтровывает в сутки более 30 литров воды. Тростник обыкновенный, рогоз узколистный, камыш озерный и другие макрофиты способны поглощать из воды не только относительно инертные соединения, но и физиологически активные вещества типа фенолов, ядовитые соли тяжелых металлов.

Процесс биологической очистки воды связан с содержанием в ней кислорода. При достаточном количестве кислорода проявляется активность аэробных микроорганизмов, которые питаются органическими веществами. При расщеплении органических веществ образуются углекислый газ и вода, а также нитраты, сульфаты, фосфаты. Биологическое самоочищение представляет собой основное звено процесса и рассматривается как одно из проявлений биотического круговорота в водоеме.

Вклад отдельных процессов в способность природной водной среды к самоочищению зависит от природы загрязняющего вещества. Для так называемых консервативных веществ, которые не разлагаются или разлагаются очень медленно (ионы металлов, минеральные соли, персистентные хлорорганические пестициды, радионуклиды и т.д.), самоочищение имеет кажущийся характер, поскольку происходит лишь перераспределение и рассеивание загрязняющего вещества в окружающей среде, загрязнение им сопредельных объектов. Снижение их концентрации в воде происходит за счет разбавления, выноса, сорбции, бионакопления. В отношении биогенных веществ наиболее важны биохимические процессы. Для водорастворимых веществ, не вовлекаемых в биологический круговорот, важны реакции их химической и микробиологической трансформации.

Для большинства органических соединений и некоторых неорганических веществ микробиологическая трансформация считается одним из основных путей самоочищения природной водной среды. Микробиологические биохимические процессы включают реакции нескольких типов. Это реакции с участием окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов (оксидаз, оксигеназ, дегидрогеназ, гидролаз и др.). Биохимическое самоочищение водных объектов зависит от множества факторов, среди которых наиболее важные – температура, активная реакция среды (рН) и содержание азота и фосфора. Оптимальная температура для протекания процессов биодеградации составляет 25-30ºС. Большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов имеет реакция среды, которая влияет на ход ферментативных процессов в клетке, а также на изменение степени проникновения в клетку питательных веществ. Для большинства бактерий благоприятна нейтральная или слабощелочная реакция среды. При рН <6 развитие и жизнедеятельность микробов чаще всего снижается, при рН <4 в некоторых случаях их жизнедеятельность прекращается. То же самое наблюдается при повышении щелочности среды до рН>9,5.

С санитарной точки зрения большой интерес представляют процессы естественного очищения воды, или самоочищения водоемов. Процесс самоочищения не происходит в чистых водах, а развивается только в связи с поступлением загрязнений.

Факторы самоочищения водоемов от поступающих загрязнений, в том числе от посторонних микроорганизмов (биологическое самоочищение) многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы - физические, химические, биологические.

Физические факторы . Среди этих факторов первостепенное значение имеют разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Оседание в воде нерастворимых осадков также способствует самоочищению. На микрофлору воды оказывает действие солнечная радиация, гидростатическое давление, температура и др.

Разбавление . Быстрое и интенсивное разбавление загрязняющих вод чистой водой водоема приводит к падению концентрации органических соединении, т.е. уменьшению концентрации питательных веществ, что и приводит к ускорению отмирания попавших извне бактерий, в том числе и патогенных. Самоочищение проточной воды в реках происходит интенсивнее, чем в стоячих водах (озерах, прудах).

В результате разбавления попавших в водоем сточных вод значительным количеством чистой воды увеличивается их прозрачность, что способствует более глубокому проникновению ультрафиолетовых лучей солнечного света, губительно действующих как на сапрофитные, так и на патогенные микроорганизмы. Степень разбавления принимается во внимание также при нормировании поступающих в водоемы химических загрязнений.

Оседание в воде нерастворимых осадков, отстаивание загрязненных вод также способствует самоочищению водоемов. Микроорганизмы в силу собственной силы тяжести или адсорбации на других органических и неорганических частицах постепенно оседают на дно, подвергаются последующему действию других факторов самоочищения.

Температура . Имеются различия в интенсивности самоочищения водоемов летом и зимой, а также в жаркой, умеренной и холодной климатических зонах. В летнее время микроорганизмы начинают активно размножаться уже в стоках, а в воде водоемов их количество уменьшается. Зимой процессы микробиального самоочищения замедляются: размножение бактерий происходит только вблизи стоков, скорость отмирания снижается, высокое содержание микроорганизмов в водоеме длится дольше, чем летом. Поэтому санитарное состояние водоемов зимой хуже, к тому же понижение температуры способствует сохранению в ней энтеробактерий – возбудителей кишечных инфекций. Водный путь распространения кишечных инфекций наблюдается чаще зимой.

Химические факторы . На процесс самоочищения влияет окисление некоторых органических и неорганических веществ, аэрация воды водоемов, наличие некоторых солей (например, NaCl), галогенов (йод, бром и др.), рН воды.

Поступление в составе сточных вод большого количества вредных химических соединений (детергентов, нефтепродуктов, пестицидов) подавляет размножение сапрофитной флоры, угнетает биоценозы, принимающие активное участие в процессах самоочищения. Все это может способствовать удлинению сроков выживания патогенных микроорганизмов в воде, что повышает эпидемическую опасность водоема

Биохимические факторы . Некоторые химические факторы самоочищения (изменение рН, появление продуктов метаболизма и др.) тесно связаны с биологическими факторами, чаще всего являются последующим закономерным этапом проявления их действия. Эти факторы являются связующим звеном между химическими и биологическими факторами. Иногда их выделяют в самостоятельную группу.

Биологические факторы . На темпы самоочищения водоемов оказывают влияние конкурентные взаимоотношения, которые складываются между разными группами микроорганизмов в борьбе за кислород и питательные вещества.

Сущность антагонистические действия автохтонной микрофлоры в отношении аллохтонных бактерий, вирусов, микроскопических грибов состоит в выделении микробами-антагонистами токсических веществ и соединений типа антибиотиков. Вода некоторых озёр и особенно морская вода обладает бактерицидными свойствами.

Гидролитические микроорганизмы способствуют очищению, разлагая белки, жиры, углеводы отмерших растений и животных. Большое значение в самоочищении от загрязнения нефтепродуктами играют нефтеокисляющие бактерии. Участвуют микроорганизмы также в разрушении канцерогенных углеводородов.

Биологическое самоочищение связано также с действием фагов, которые в изобилии попадают в водоемы вместе с самими бактериями. Вблизи населенных пунктов обнаруживается повышение концентрации фагов патогенных энтеробактерий. Однако для проявления деятельности фагов необходима относительно высокая температура.

В процессе самоочищения воды принимают участие некоторые представители фитопланктона, простейшие, водные растения, животные (например, моллюски-биофильтраторы).

Совокупность всех перечисленных факторов приводит к тому, что даже в очень загрязненных водоемах по мере удаления от источника загрязнения и с течением времени вода становится более чистой и гигиенические качества ее улучшаются.