Проблема водопользования Казанского района

Хозяйственно-бытовые  сточные воды служат обычно основным источником поступления в реки и  водоемы соединений азота. При этом в аэробных условиях (т. е. при наличии  кислорода) отмечается следующий процесс  их биологической трансформации: испражнение человека и животного — мочевина окисляется урбабактериями до аммиака (NH₄⁺); аммонифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов(NO₂^-); последние окисляются нитрифицирующими бактериями до конечного стабильного соединения — нитратов (NО₃^-). В анаэробных условиях (т. е. при отсутствии кислорода) процесс может идти в обратном направлении. Благоприятное санитарное значение имеет лишь процесс в аэробных условиях (Нежиховский, 1990).

С хозяйственно-бытовыми сточными водами поступает и основная масса синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ). Под СПАВ понимается обширная группа искусственно созданных человеком веществ, широко применяемых в быту и в промышленности. Особенно много СПАВ в сточных водах текстильных и меховых фабрик, предприятий по первичной переработке шерсти. Степень освобождения от СПАВ на станциях полной биологической очистки, если они мягкие, сравнительно велика (80—90 %), и если они жесткие, невелика (30—40 %). Среднее потребление СПАВ на одного городского жителя 2,5 г/сут. При норме водоотведения 300 л/сут на 1 чел. концентрация в хозяйственно-бытовых сточных водах составит 2,5-10³/300 = 8,4 мг/дм³. Вместе с промышленностью потребление СПАВ на душу населения примерно составит 3—4 г/сут на 1 чел. Поступая в реку или водоем, СПАВ концентрируются преимущественно в поверхностном слое, образуя хлопья пены, которые легко переносятся ветром. Наличие пены замедляет процесс аэрации. Ухудшаются органолептические свойства воды, появляются неприятный запах (мыльный, канифольный) и привкус воды (обычно горький). Пена способствует повышению стабильности нефтяной пленки, усиливает активность канцерогенных веществ. Наличие избытка СПАВ плохо отражается на состоянии дыхательных органов зоопланктона и рыб. Заметим также, что СПАВ хорошо сорбируется частицами песчаного грунта, а это замедляет процесс самоочищения (Нежиховский, 1990).

 

1.2.2. Талые снеговые и дождевые сточные воды с территории городов.

Талые снеговые и дождевые воды смывают с территории городов и выносят в гидрографическую сеть разнообразные загрязняющие вещества и предметы: мусор, опавшую листву, продукты разрушения дорожных покрытий, выпавшие из атмосферы аэрозоли, нефтепродукты от транспорта, частицы грунта и пр.

Степень загрязнения  поверхностного стока с городской территории определяется большим числом разнообразных факторов: плотностью населения, интенсивностью движения транспорта, благоустроенностью местности, объемом и видом промышленного производства. Немалую роль также играют интенсивность снеготаяния, режим выпадения жидких осадков. Всем этим объясняется чрезвычайно большой диапазон колебания концентрации загрязняющих веществ. В городских агломерациях в наибольшей степени концентрируются антропогенные воздействия на ландшафт вообще и водные ресурсы, в частности. С единицы площади городской территории смывается в 2—4 раза больше органических и минеральных веществ, чем с единицы площади сельскохозяйственных угодий. Различие еще больше, если рассматривать отдельные части городской территории (промышленная зона, парки и сады и т. д.) за зимнее-весений и летне-осенний периоды.

В целом талые  снеговые воды более загрязнены, чем  дождевые. Различие особенно велико, если зима многоснежная, а весеннее снеготаяние  протекает бурно. Среднее многолетнее  количество загрязняющих веществ (кг/(год-га)), смываемых с территории городов талыми снеговыми и дождевыми водами, может быть при отсутствии наблюдений оценено в первом приближении по удельным значениям:

 

Взвешенные  вещества........2000—2500

БПК₅….....................................140—200

Нефтепродукты….....................60—100

Азот общий......................................4—6

Фосфор общий...........................1,0—1,5

Минерализация........................400—600

 

Приведенные данные относятся к центральным районам  крупных городов с многоэтажной жилой застройкой и плотностью на селения более 100 чел./га. При меньшей плотности вводится соответствующая поправка; если плотность населения составляет 80 чел./га, то поправочный множитель равен 0,8.

После продолжительного засушливого периода в первые 10— 15 мин от начала дождя концентрация загрязнений в дождевом стоке близка к концентрации загрязнений в хозяйственно-бытовых сточных водах. В последующем концентрация уменьшается. За первую треть дождевого паводка выносится около половины всех смытых водой загрязнений. Приведем некоторые статистические данные о режиме выпадения жидких атмосферных осадков:

  — средняя продолжительность дождей в день с осадками более 1 мм/сут составляет: на европейской территории СССР 6—8 ч, в Средней Азии 4—6 ч, на Дальнем Востоке 8—10 ч;

  — средняя продолжительность периода без дождей при суточном количестве осадков более 0,1 мм равна 3—5 дней; при суточном количестве осадков более 5 мм — 8—12 дней; в Средней Азии 10—12 и 15—25 дней соответственно.

В санитарно-экологическом  отношении самую большую опасность  для рек и водоемов представляют смытые с городской территории взвешенные вещества. Их количество в центральных  районах крупных городов составляет 2000—2500 кг/(год-га). Концентрация большей частью равна 1500—2000 мг/дм³, что на порядок больше, чем в водах равнинных рек.

Интенсивный смыв взвешенных веществ с городской  территории при весеннем снеготаянии  или выпадении дождевых осадков есть своего рода аварийный выброс. В некоторой мере, аналогичное положение и с другими загрязняющими веществами: органическими, нефтепродуктами, солями и т. д (Нежиховский, 1990).

 

1.2.3. Производственные сточные воды.

Потери воды на промышленных предприятиях, как  правило, невелики, и количество производственных сточных вод может быть или приравнено к водопотреблению или уменьшено на 5—10 %. Главным является вопрос о составе рассматриваемых вод.

Производственные  сточные воды, в отличие от хозяйственно-бытовых  вод, очень разнообразные по составу. Это относится в целом к промышленности, а в ряде случаев и к отдельным предприятиям. Именно для предприятий характерны залповые сбросы из-за неполадок на локальных очистных сооружениях, переполнения емкостей, разного рода аварий и пр.

Промышленность, будучи основным загрязнителем природных вод, сама от этого терпит большой урон. Использование загрязненной воды ухудшает качество продукции, снижает КПД оборудования, увеличивает амортизационные расходы и т. д.

Чаще всего  наиболее сильными загрязнителями водной среды выступают предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, а также нефтеперерабатывающие заводы и химические комбинаты, в особенности комбинаты по производству органического синтеза. Так, один целлюлозно-бумажный комбинат (ЦБК) средней мощности при прямоточной системе водоснабжения загрязняет окружающую среду как город с населением 0,5 млн. чел. Стоки ЦБК содержат опилки, древесное волокно, смолу, лигнин и другие вещества, которые придают воде неприятный вкус и запах, способствуя развитию грибковых обрастаний дна и берегов. В целом для промышленности свойственно наличие в сточных водах ряда токсических веществ (прежде всего, тяжелых металлов, фенолов) и нефтепродуктов, малое содержание биогенных веществ, отмечаются редкие случаи загрязнения патогенными микробами. В этой связи подробнее остановимся на трех наиболее распространенных видах производственных загрязнений — нефтяном, фенольном и тяжелыми металлами.

Нефть и нефтепродукты. Загрязнение природных вод нефтью и нефтепродуктами — самый  распространенный на сегодняшний день вид антропогенного загрязнения. Источники их поступления весьма разнообразны: аварии судов, повреждения нефтепроводов, подводное бурение, смыв с территорий населенных пунктов и т.д. Подсчитано, что в окружающую среду поступает около 2% добытой нефти.

Нефть может находиться в воде в различном состоянии — в виде поверхностной пленки, донных отложений, раствора и взвеси. В сточных водах преобладает нефть во взвешенном состоянии. Первый признак нефтяного загрязнения — это наличие поверхностной пленки. Быстрому образованию нефтяной пленки на значительной площади способствуют силы поверхностного натяжения. 1 кг разлитой нефти образует пленку на площади 1,2 га. Нефтяная пленка замедляет аэрацию водных масс, снижает интенсивность светового потока. Донные нефтяные отложения склеивают частицы грунта. Все это отрицательно сказывается на качестве воды и на условиях обитания гидробионтов.

Процесс окисления нефти  в аэробных условиях растягивается  на 3—5 месяцев, а при недостатке кислорода и при низкой температуре — на 1—3 года. Наиболее устойчивы к разложению тяжелые нефтепродукты, образующие взвеси и эмульсии. Осевшая на дно нефть разлагается в основном в анаэробных условиях, т. е. на порядок медленнее, чем растворенная нефть (Нежиховский, 1990).

 

1.2.4. Сельскохозяйственные сточные воды.

В основной своей  массе воды сельскохозяйственного  производства из-за малой загрязненности не относятся к категории сточных  вод. Но иногда сельскохозяйственное производство настолько изменяет качество воды, что она уже приобретает свойства сточных вод. Это касается самих сельских населенных пунктов, животноводческих комплексов, дренажного стока с мелиоративных систем, наконец, случаев интенсивного смыва ядохимикатов и минеральных удобрений с сельскохозяйственных полей.

По очевидным причинам в пределах сельского населенного пункта невозможно выделить хозяйственно-бытовые, производственные и поверхностные воды, так как они образуют единый поток.

Большая часть отходов  жизнедеятельности людей и домашних животных используется на месте или  вывозится на поля. Поэтому суточные нормы загрязнений (г/сут на 1 чел.), поступающих в водные объекты, для сельского жителя меньше, чем для городского:

 

БПКполн..........................................15

Взвешенные  вещества....................13

Нефтепродукты…........................0,03

СПАВ……………..........................1,1

Сульфаты...........................……….5,2

Хлориды….....................................4,4

Фосфор общий...............................0,7

Азот общий....................................4,8

 

На сегодняшний  день животноводческие комплексы являются источником накопления громадного количества навоза, который в случае неправильной технологии хранения и использования  может быть опасен для окружающей среды. Так, количество жидкого навоза, поступающего от свиноводческого комплекса по откорму 108 000 голов в год, составляет 3000 т/сут (свыше 1 млн. т/год), от комплекса по откорму 10 000 голов молодняка крупного рогатого скота — 250 т/cyт (свыше 90 000 т/год). Количество отходов от одной коровы эквивалентно отходам от 10 чел., а от одной свиньи — от трех человек.

На комплексах распространено бесподстилочное содержание животных с гидросмывом экскрементов. Навоз подается в специальные  емкости, где твердая фракция  осаждается. Осевший твердый осадок обезвоживается с помощью дренажа, затем компостируется; через 2—4 месяца после обработки от гельминтов он может быть внесен под пахоту. Жидкая фракция навоза поступает в пруды-накопители, где она выдерживается довольно длительное время (от 20 до 50 сут), затем обеззараживается, разбавляется при необходимости свежей водой и по трубопроводам или цистернами подается на сельскохозяйственные поля. Возможно повторное использование этих вод для гидросмыва. Применяется также компостирование навозного стока с торфяной крошкой, центрифугирование для разделения жидкой и твердой фракции, механическая уборка и т. д.

В принципе все  отходы животноводства должны вывозиться на поля. Однако это происходит не всегда. Причины этому разные: недостаточная  емкость навозохранилищ и жижесборников; несоблюдение правил заделки твердого и жидкого навоза в почву; выгрузка навоза на снег.

По оценкам  различных авторов, потери азота  и фосфора, содержащихся в навозе, даже при соблюдении технологической  дисциплины составляют от 10—15 до 30—40 %, а при несоблюдении — до 50—55 %.

К основным видам  загрязнений от сельскохозяйственного  производства относятся пестициды, и минеральные удобрения (Нежиховский, 1990).

Пестициды. Препараты, используемые для борьбы с вредителями  и болезнями сельскохозяйственных растений. В зависимости от объекта воздействия различают гербициды (средство для уничтожения сорной растительности); инсектициды, (препараты для борьбы с вредными насекомыми); зооциды (ядохимикаты для уничтожения грызунов); фунгициды (препараты, применяющиеся против возбудителей грибковых заболеваний); бактерициды (средство против бактериальных болезней). Есть еще ряд препаратов для удаления листьев, излишних цветков и пр. Благодаря своей высокой эффективности пестициды получили широкое распространение. В водные объекты они поступают с талым и дождевым стоком, а также при распылении с самолетов. Попав в воду, они долгое время сохраняют свою токсичность. Способны постепенно аккумулироваться в организме и передаваться по пищевым цепям. Легко сорбируются взвешенными в воде минеральными и органическими частицами (Нежиховский, 1990).

Анализируя виды сточных вод, мы убеждаемся в том, что они сильно влияют на естественные воды и, поэтому, нужно заниматься очищением сточных вод с помощью различных мероприятий по очистке, а также ценнейшее свойство природных вод – самоочищение. Самоочищение вод - это восстановление природных свойств воды в реках, озерах и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате протекания в них взаимосвязанных физико-химических, биохимических и других процессов (турбулентная диффузия, окисление, сорбция, адсорбция и т.д.). Способность рек и озер к самоочищению находится в тесной зависимости со многими другими природными факторами, в частности, физико-географическими условиями, солнечной радиацией, деятельностью микроорганизмов в воде, влиянием водной растительности и особенно гидрометеорологического режима. Наиболее интенсивно самоочищение воды в водоемах и водотоках осуществляется в теплый период года, когда биологическая активность в водных экосистемах наибольшая. Быстрее оно протекает на реках с быстрым течением и густыми зарослями тростника, камыша и рогоза вдоль их берегов, особенно в лесостепной и степной зонах страны. Полная смена всех вод в реках занимает в среднем 16 сут, болотах - 5 и озерах - 17 лет. Такая разница во времени связана с разными сроками полного водообмена в разных водотоках и водоемах (Авакян, 1994).