Этап: смешивание, притирочное размельчение, по­верхностное извлечение

2 этап: смешивание, притирочное размельчение, по­верхностное извлечение

Предварительно отсортированная суспензия направ­ляется в машину, осуществляющую размельчение при­тиркой. Здесь загрязненный ил/глина отслаиваются от по­верхностей гранулированных почвенных частиц и пере­носятся в промывочную воду. Это достигается путем ком­бинации:

·     воздействия механических и жидкостных касатель­ных напряжений, вызываемых взаимным трением грану­лированных частиц (Движение частиц обеспечивается ро­торными двигателями внутри притирочных ячеек или дру­гими механическими средствами.);

·     воздействия добавляемых химических реагентов, ус­коряющих растворимость и перенос загрязняющих веществ с поверхностей гранулированных частиц в промывочную воду.

 

3 этап: Отделение ила, глины и загрязняющих веществ, находящихся в промывочной воде, от размельченного гранулированного материала.

Эта операция обычно выполняется с помощью гидро­циклонов или наклонных разделителей винтового типа. В результате образуются два продукта:

1)   обезвоженный поток твердых частиц, состоящий в Основном из размельченного песка и твердого органичес­кого вещества, такого как уголь, лигнин, дерево и т.д.;

2)   поток, состоящий из промывочной воды со взвешен­ными (загрязненными) частицами минерального (ила/гли­ны) и твердого органического вещества. Промывочная вода может также содержать растворенные загрязняющие ве­щества, такие как ионы тяжелых металлов, которые бу­дут удалены позже традиционной обработкой для промыш­ленных сточных вод (например осаждением или ионообменом).

 

4 этап: Отделение загрязненного твердого органичес­кого вещества от размельченного гранулированного ма­териала.

Загрязненные твердые органические вещества, такие как уголь, древесина, сгнившие остатки растительности, имеют очень высокую способность абсорбировать загряз­няющие вещества, поэтому такие твердые вещества дол­жны быть изолированы от гранулированных компонентов почвы. Этот материал эффективно удаляется с помощью уплотняющего сепаратора. Он отделяет органические ве­щества, имеющие меньшую силу тяжести от песка или других более тяжелых частиц. Изолированный осадочный органический продукт затем обезвоживается и, если необ­ходимо, уничтожается, например, сжиганием. Промытый, очищенный песок, поступающий из сепаратора, вторично промывается или же сразу обезвоживается с помощью вибросита, винтового обезвоживателя или гидроциклона. Впоследствии его можно вернуть обратно на участок, с

которого была взята почва, продать производителям бето­на, асфальта или использовать для других целей.

5 этап: Удаление загрязненного ила/глины из промывоч­ной воды. Удаление растворенных загрязняющих веществ.

Загрязненные минеральные ил или глина, находящие­ся в промывочной воде во взвешенном состоянии, коагу­лируются, флоккулируются и осаждаются в форме уплот­ненного минерального отстоя, который обезвоживается с помощью фильтрующего пресса или другого фильтраци-онного оборудования (см. рис. 71).

В случаях, когда в промывочной воде присутствуют растворенные соли тяжелых металлов, они осаждаются при повышении рН с образованием гидроксидов металлов, которые можно удалить флоккуляцией и осаждением или флотацией растворенным воздухом с последующим обез­воживанием загрязненного отстоя (или накипи) с помощью фильтрации.

6 этап: Менеджмент осадка

Существуют многочисленные применения для использо­вания осадков после промывки почвы. Твердые органичес­кие вещества и органическая спрессовавшаяся корка с фильтров обычно разрушаются сжиганием. Осадки, загрязнен­ные гидроксидами тяжелых металлов стабилизируются при затвердевании. В зависимости от экономических затрат на­сыщенные металлами неорганические осадки могут быть восстановлены, рециклированы или подготовлены к сбросу на специально предназначенные для них свалки.

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ

 

Биологическая рекультивация вне участка. Помимо промывки почвы в последнее время в развитых странах появилось большое число новых технологий, позволяющих очистить почву как от всех загрязнений, так и от специ­фических загрязняющих веществ. При этом рекультива­ции почвы проводится непосредственно на участке, для того чтобы избежать затрат на экскавацию и транспорти­ровку больших объемов грунта.

При биологической рекультивации вне участка верхний слой почвы снимается и вывозится на специальный полигон, где вся эта масса земли обрабатывается. При этом для разложения органических загрязняющих веществ в почве, отстое и твердом грунте используются микроорганизмы. Микроорганизмы разлагают загрязняющие вещества, используя их как источник пищи. Конечным продутом обычно являются СО₂ и Н₂О. При биологической ре­культивации твердые вещества сначала перемешиваются в воде до формирования жидкой пульпы, и биологическое восстановление осуществляется на жидкой фазе; затем производится второй этап обработки — твердофазная био­рекультивация, при которой почва загружается в камеру или закрытое помещение и разрыхляется с добавкой воды и питательных веществ.

Если пораженные участки земли очень большие, такой процесс будет очень трудоемок, долог и достаточно дорог. Представьте себе перемещение больших объемов земли, погрузку в самосвалы и перевозку, иногда на значительные расстояния, на место, которое, как правило, занима­ет довольно большую территорию. После рекультивации этот процесс необходимо повторить в обратном порядке. Однако качество рекультивации в этом случае будет зна­чительно выше.

Биологическая рекультивация на участке. При рекуль­тивации непосредственно на участке можно избежать гро­мадных затрат, связанных с вывозом почвы, большим рас­ходом горючего и людских ресурсов. Однако продолжи­тельность этого процесса будет несколько больше. Что же это за процесс? Кислород, а иногда питательные вещества, закачиваются под давлением через скважины в по­чву или распределяются по поверхности для инфильтра­ции в загрязненный материал. Процесс разложения за­грязняющих веществ микроорганизмами происходит пря­мо на участке, а при помощи биовенттиляции конечные продукты удаляются.

Восстановление маслосодержащих отходов. Очень час­то во время или после хранения горючесмазочных мате­риалов в почву попадают и остаются там маслосодержащие вещества. Такой участок даже после ликвидации про­изводства или хранилища долгое время будет абсолютно безжизненным, лишенным как растений, так и животных. Чтобы вернуть его к жизни, необходимо удалить маслосо-держащие отходы. Обычно эту задачу решают простым снятием грунта и вывозом его на свалку. То есть отодвига­ют решение проблемы очистки почвы на какой-то, часто продолжительный срок, пока не возникнет проблема вос­становления земли, занятой свалкой. Новый процесс вос­становления решает проблему сразу. Маслосодержащие отходы при помощи пара или горячей воды смываются и перемещаются в более проницаемые для жидкостей участ­ки, а затем выкачиваются из почвы. При желании загряз­ненные масла можно очистить и использовать в качестве топлива.

Цианидное окисление. При цианидном окислении участ­ки, пораженные органическими цианидами, обрабатыва­ются соответствующими химическими веществами. При этом происходят химические реакции, и органические циани­ды окисляются до менее опасных соединений. Далее, если необходимо, участок обрабатывается другими методами.

Дехлорирование. При дехлорировании происходит уда­ление или перемещение опасных соединений, содержа­щих атомы хлора.

Промывка на участке. При использовании процесса про­мывки в почву, отходы или грунтовые воды вводятся боль­шие объемы воды (иногда с химическими соединениями для обработки). Опасные загрязнения вымываются с участка. Однако выводимая вода должна быть эффективно изоли­рована в пределах водоносного пласта и обязательно вос­становлена.

Остекловывание на участке. Большую опасность для жизни растений, животных и людей представляют остав­шиеся в почве тяжелые металлы. Процесс остекловывания решает проблему удаления тяжелых металлов и даже их утилизации весьма оригинальным способом. При остекло-вывании на участке загрязненная почва нагревается до температуры около 1600°С. При этом тяжелые металлы инкапсулируются в стекловидные структуры соединений силиката и становятся практически безвредными, так как, во-первых, они находятся в соединениях, а, во-вторых, заключаются в стекловидную оболочку. Органические ве­щества при этом сжигаются.

Восстановление металлов высокотемпературной плаз­мой. Это — термический процесс, который извлекает за­грязнения из твердых веществ и почвы в виде металли­ческих и органических газов. Органические газы можно сжигать как топливо, а металлические могут быть восста­новлены и рециклированы. Этот и предыдущий процессы, разумеется, очень дороги, и вопрос об их применении каж­дый раз должен решаться в конкретных обстоятельствах, связанных либо с ценой на восстанавливаемый участок, либо со стоимостью извлекаемых и рециклируемых ме­таллов.

Фитообработка. Значительно более дешев и легок в применении процесс культивации специальных растений, способных забирать корнями или листвой специфические загрязнения и снижать их концентрацию в почве. Сами растения необходимо периодически скашивать и убирать с участка.

Почвенная паровая экстракция. Летучие органические составляющие удаляются из почвы на участке почвенной паровой экстракции с помощью паровых экстракционных скважин. Иногда процесс осуществляется в комбинации со скважинами для инжекции в почву воздуха, с целью от­гонки и смьюа загрязнений воздушным потоком. После чего производится дальнейшая обработка.

Экстракция растворителями. Иногда для рекультива­ции почвы, загрязненной однородными по составу веще­ствами, бывает достаточно правильно подобрать раство­ритель. При этом органические загрязнения растворяются избирательно и затем удаляются из отходов. Растворители меняют в зависимости от обрабатываемых отходов.

Термическая десорбция. Отходы нагревают в контроли­руемой обстановке до рабочей температуры, обычно ме­нее 550°С. При таком нагреве органические соединения улетучиваются из почвы. Летучие загрязнения необходи­мо собирать и подвергать дальнейшей обработке.

РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

В 1896 г. Антуан Беккерель обнаружил, что фотоплас­тинка, лежащая рядом с кусочком соединения урана, оказа­лась засвеченной. Так была открыта радиоактивность. Со временем заметили, что люди, экспериментировавшие с ра­диоактивными элементами, рано умирают от рака, лейке­мии и других болезней. Радиация разрушает живые клетки, вызывает необратимые изменения в организмах, порождая мутации— генетические уродства.

Тем не менее сегодня невозможно представить какую-либо отрасль человеческой деятельности без применения радиоактивных материалов. В промышленности — атом­ная энергетика, в медицине — лечение и диагностирова­ние, в геологии и биологии — радиоуглеродный анализ. Возникает проблема ликвидации радиоактивных отходов.

Некоторые же предприятия не заботятся даже об эле­ментарной изоляции смертоносных отходов. Например, сла­борадиоактивные отходы перерабатывающего завода в Селлафилде (Великобритания) сливаются через трубу прямо в Ирландское море, которое за короткий срок поставило пе­чальный рекорд по степени радиоактивного загрязнения сре­ди водных бассейнов мира. Высокий процент больных раком среди жителей побережья, по мнению специалистов, обус­ловлен плутонием, который осаждается в окрестностях на поверхность земли. Власти Ирландии требуют закрытия за­вода, но он дает астрономические доходы.

ПРИРОДНЫЙ И ТЕХНОГЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

На территории Свердловской области радиационный фон обусловлен геологическими особенностями региона и определяется содержанием естественных радионуклидов (²³⁸U, ²³²Th и ⁴⁰К) в почвах и горных породах. На территории об­ласти сосредоточено более 1000 локальных скоплений ура­новой, ториевой и уран-ториевой минерализации, 350 во­доисточников с повышенной концентрацией естественных радионуклидов.

Большая часть территории области расположена в пре­делах радоноопасных зон, мощность экспозиционной дозы (МЭД) составляет 6—12 мкР/ч. Для Мурзинско-Камышевской зоны при среднем фоне 12 мкР/ч в пределах Адуевского гранитного массива МЭД достигает значений 18— 20 мкР/ч. Мощность экспозиционной дозы гамма-излуче­ния составляет: в Екатеринбурге — 8—20 мкР/ч, Нижнем Тагиле — 6—9 мкР/ч, Каменск-Уральском — 6—20 мкР/ ч, Первоуральске — 5—7мкР/ч, Ревде — 3—5 мкР/ч.

Спецификой формирования доз облучения населения Свердловской области от естественных источников радиа­ции является высокий вклад ²³²Rn (торона). Средняя годо­вая эффективная доза облучения от торона (1 мЭв) более чем на порядок превышает среднемировую (0,07 мЭв/год).

Определенную потенциальную радиоэкологическую опас­ность представляют многочисленные техногенные образо­вания урановой и ториевой природы Свердловской облас­ти. Попадая в технологические циклы, они десятилетиями концентрировались. Их переработка может привести к ро­сту дозовых нагрузок населения и выпуску продукции с повышенным содержанием радионуклидов.

Кроме того, существенным источником формирования дозы облучения населения являются медицинские рентге­новские диагностические процедуры и дозовые нагрузки производственного персонала.

В целом доза облучения населения Свердловской обла­сти от природного и техногенного радиационного фона со­ставляет 70% суммарной дозы от всех источников ионизи­рующего облучения (8500 чел.-Зв — коллективная доза, 1,8 мЗв — средняя годовая эффективная доза на одного жителя).

РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Помимо естественной геологической среды, радиоэко­логическую обстановку на территории Свердловской об­ласти формируют также последствия аварий 1957 г. на производственном объединении «Маяк» и 1967 г., когда про­изошел ветровой перенос радионуклидов с обнажившихся вследствие засухи берегов оз. Карачай в Челябинской обла­сти. Сброс радиоактивных веществ в р. Теча предприятия­ми поселков Озерный, Костоусово и Двуреченска (переработка минерального сырья с высоким содежанием ЕРН), Красноуфимского филиала комбината «Победа», Белояр-ской АЭС, предприятий г. Лесного и Новоуральска про­должался с 1949—1964 гг. Имели также место аэрозоль­ные выбросы Белоярской АЭС и техногенное загрязне­ние продуктами переработки отходов ядерной индустрии. Кроме того, в области более 1500 объектов используют источники ионизирующего излучения в своей технологии, включая медицинскую. Немаловажный фактор и глобаль­ные атмосферные выпадения, имевшие место на всей территории России.

Радиационная обстановка на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа определяется остаточ­ным радиоактивным загрязнением по. ⁹⁰Sr. Плотность за­грязнения по ⁹⁰Sr в 1995 г. составляла 0,2—1,6 Ки/км². Пятна с аномально высокими плотностями загрязнения обнаружены севернее оз. Тыгиш (5,1—5,2 Ки/км²) и на территории г. Каменск-Уральский (6,9 Ки/км ). Мощность экспозиционной дозы на территории Каменского и Богдановического районов составляет 7,5—8,5 мкР/ч. Сред­негодовая бета-активность атмосферных выпадений со­ставила 1,1 Бк/м²сут, то есть на уровне средней по ре­гиону, а максимальное значение 11,2 Бк/м²сут отме­чено в г. Тавде. Средняя за год плотность выпадений по ¹³⁷Cs —1,5 Бк/м²мес, по ⁹⁰Sr —1,1 Бк/м²мес. Дополни­тельная индивидуальная годовая эффективная доза об­лучения жителей на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа за счет остаточного радиоактив­ного загрязнения местности и повышенного содержания ⁹⁰Sr в продуктах питания не превышала 0,1 мЗв, однако это в 2 раза выше, чем в среднем для области.

Район Белоярской атомной станции (БАЭС) не имеет существенных отличий в радиоактивном загрязнении от Уральского региона. Доля радиационного воздействия БАЭС на все население Свердловской области не превышает 0,03% (3,3 чел.-Зв против 12120 чел.-Зв). Аналогичная си­туация в гг. Новоуральске и Лесном.

Таким образом, основной вклад в дозовую нагрузку на­селения области вносят:

·     естественные радионуклиды в почвах, стройматериа­лах, радон в воздухе жилых помещений, в воде — около 70% суммарной дозы (8500 чел.-Зв — коллективная доза);

·     облучение от медицинских и рентгеновских процедур — около 30% (3200 чел-Зв).

·     С учетом всех дозообразующих факторов коллектив­ная доза облучения населения области в 1995 г. составила 12120 чел.-Зв, что может в прогнозе жизни двух поколе­ний дать 140 дополнительных смертей от онкологических заболеваний и 56 случаев генетических эффектов. Сред­няя годовая эффективная доза облучения на одного жи­теля области составляет 2,8—3,2 мЗв.

·     Усредненные данные не гарантируют радиационного благополучия отдельных территорий. Кроме того, име­ются и факторы потенциальной опасности радиационно­го загрязнения, выражающиеся в высокой концентра­ции предприятий ядерного топливного цикла, наличии промышленных энергетических и исследовательских ре­акторов, их эксплуатации, имевших место аварийных и чрезвычайных ситуаций, проведении ядерных взрывов в военных и хозяйственных целях. В связи с этим в обла­сти наблюдается:

·     накопление радиоактивных отходов (РАО), деля­щихся материалов (ДМ) и связанная с ними возможность крупномасштабного загрязнения окружающей природной среды;

·     временное хранение и захоронение РАО;

·     потенциальная опасность ядерного топливного цикла (БАЭС и СФНИКИЭТ (г. Заречный), Уральский электро­химический комбинат (г. Новоуральск), комбинат «Электрохимприбор» (Лесной), ряд предприятий Челябинской об­ласти);

·     перевозка по территории области радиоактивных ве­ществ (РВ), РАО и отработанного ядерного топлива (ОЯТ);

·     потенциальная опасность демонтажа ядерных боего­ловок;

·     загрязнение поверхностных и подземных вод и почв;

·     радиоактивное загрязнение территорий крупных го­родов области.

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. После нескольких лет работы реактора значительная часть ²³⁵U распадается на другие радиоактивные элементы, и топливо нуждается в замене. В момент удале­ния из реактора топливо в высшей степени радиоактивно. При хранении под водой в течение некоторого времени многие радиоактивные элементы с коротким периодом жизни превращаются в стабильные, и твэлы (тепловыде­ляющие элементы) становятся значительно менее радио­активными. Процесс выдержки отработанных твэлов для снижения их радиоактивности называется охлаждением. После охлаждения отработанное топливо (твэлы) хими­чески перерабатывается для разделения оставшегося ²³⁵U, накопленного ²³⁹Pu и радиоак­тивных отходов. Отходы представляют собой высоко ра­диоактивную жидкость, которая хранится в стальных ре­зервуарах с двойными стенками из нержавеющей стали.

Резервуары окружают метровым слоем бетона. Безопасное хранение этих отходов должно быть обеспечено в течение многих тысяч лет. Как считают специалисты, минимум 20 лет отходы необходимо охлаждать. За это время большая часть радиоактивных элементов подвергнется распаду.

Радиоактивные отходы низкого уровня. Это — исполь­зованные защитная одежда, обувь, упаковки от более ра­диоактивных веществ и т.д.

Как правило, они хоро­нятся в хранилищах для ра­диоактивных отходов. Рабо­чим, когда они имеют дело с радиоактивными отходами низкого уровня, необходи­мо пользоваться защитны­ми комбинезонами, резино­выми перчатками и — здра­вым смыслом.

Отходы среднего уровня. Они в 1000 раз более радио­активны, чем отходы низ­кого уровня. Поступают большей частью от ядерных реакторов и представляют собой металлические емко­сти, которые содержали ядерное топливо, части ме­таллических конструкций, используемых в реакторах. В настоящее время отходы среднего уровня образуются во многих регионах страны, и там же производится их захо­ронение. Целесообразно было бы построить для этих отхо­дов хранилища, где они будут захоронены навсегда. Эти хранилища скорее всего будут под землей, возможно, под морским дном. Отходы перед захоронением будут запеча­таны в металлические контейнеры.

Отходы высокого уровня. Это очень концентрированные отходы, поступающие от переработки топливных стержней ядерных реакторов. При радиоактивном распаде они выде­ляют тепло и должны хранится в условиях, обеспечивающих постоянный отвод теп­ла, по крайней мере 50 лет. После этого, по мнению спе­циалистов, их необходимо будет превратить в стеклян­ные блоки, запечатать в ме­таллические контейнеры и захоронить, вероятно, в под­земных пустотах. По сравне­нию с историей человече­ства, они будут радиоактив­ными всегда. Производя от­ходы высокого уровня, мы в качестве побочного про­дукта создаем еще большое количество отходов средне­го уровня.

 

Сейчас рассматриваются разные способы избавления от отходов:

·     превращение жидко­стей в инертные твердые вещества (керамику) для за­хоронения в глубоких геологических горизонтах;

·     хранение слабо- и среднеактивных отходов в старых рудниках, соляных копях;

·     высокоактивные отходы должны содержаться в твер­дом виде — в остеклованных блоках или в небольших ко­личествах в бетонных и битумных блоках.

 

Какие горные породы лучше всего подходят для за­хоронения ядерных отходов? Ядерные отходы должны быть ограждены от просачивания в окружающую среду. Они должны хранится безопасно на протяжении тыся­челетий. Для этого должны быть спроекти­рованы и построены контейнеры, устойчивые к проса­чиванию отходов.

Что может быть причиной нарушения их герметичнос­ти? Главная проблема — вода, которая может быть при­чиной коррозии почти всех металлов. Некоторые горные породы довольно легко пропускают воду. В этом слу­чае металл начи­нает корродировать, контейнеры теряют герметич­ность и пропуска­ют радиоактивные вещества. Если вода поднимается на поверхность, опасность увели­чивается.

Движение воды через горные породы зависит от двух факторов: пористости породы и гидравлического градиента.

Пористость — это мера расстояния между микроско­пическими зернами, из которых состоит порода. Породы с большими расстояниями между зернами (высокая порис­тость) склонны довольно легко пропускать воду. Также легко пропускают водные потоки и породы с множеством трещин и сдвигов.

Гидравлический градиент — это разность по высоте между местом поступления воды и местом, куда она по­ступает. Вода всегда течет вниз по склонам, и чем круче склон, тем быстрее она течет. Хранилище отходов долж­но быть размещено так, что, если произойдет разгерме­тизация, вода могла бы унести отходы в нижние слои гор­ных пород дальше от поверхности.

 

ХРАНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (РАО) В ОБЛАСТИ.

Региональный пункт захоронения (ЦПЗРО) спецкомби­ната «РАДОН» в 1995 г. имел регулярное федеральное финансирование и работал без особых осложнений. Произ­водилось захоронение твердых РАО на 80% из Свердлов­ской области (до 6000 Ки). Суммарная активность захоро­ненных РАО — 139000 Ки. Радиационная обстановка вокруг ЦПЗРО контролировалась службой пункта и ОблЦСЭН Гамма-каротаж 16 контрольных скважин, активность проб стоков после стирки спецодежды, проб снега и раститель­ности не превышал фоновых значений. Гамма-фон по пери­метру «грязной» зоны находился в пределах 8—13 мкР/час. Радиационная обстановка в районе ЦПЗРО, который вхо­дит в 100-километровую зону БАЭС, находится на уровне всей зоны.

Пункт захоронения РАО Ключевского завода ферро­сплавов (п. Двуреченск) проводит захоронение отходов в виде торий- и ураносодержащих шлаков в 3 км от поселка. В 1995 г. завершена засыпка первой траншеи с РАО. Влия­ние на окружающую среду заметно только за счет внеш­него гамма-излучения на расстоянии до 60 м от перимет­ра. Вокруг пункта захоронения оформлена санитарно-защитная зона. Суммарная активность захороненных РАО — 1,1 Ки, гамма-фон — 13 мкР/ч.

Склады монацитового концентрата в Красноуфимском районе (бывший филиал комбината «Победа») содержат на хранении более 80 тыс. т. монацитового песка со средним содержанием ThO₂ порядка 5%. Влияние объекта на окру­жающую среду идет за счет внешнего гамма-излучения. На расстоянии 250-300 м от заграждения гамма-излучение снижается до фоновых значений. Склады монацитового песка в случае чрезвычайных ситуаций и стихийных бед­ствий потенциально опасны.

Хранилища твердых и жидких отходов на Белоярской АЭС работают в нормальном режиме, но с учетом возмож­ного снятия с эксплуатации 1 и 2 блоков АЭС, необходимо их расширение или строительство нового хранилища.

Особую тревогу для окружающей среды и населения вызывают бассейны выдержки отработанных твэлов, тре­бующие капитальных затрат на поддержание их эксплуа­тационных характеристик.

ГАЗОВЫЕ ВЫБРОСЫ

Парниковый эффект, озоновые дыры, кислые дожди, пораженные леса, смог — все это понятия, которые од­нозначно характеризуют нарушение среды обитания. Эти отклонения основаны на сложных биохимических, физи­ческих и физико-химических процессах, вызванных мно­гочисленными антропогенными источниками выбросов.

Несмотря на значительные усилия и частичный успех, раз­работка решений по первичной охране окружающей сре­ды, то есть концепции экологически чистых технологичес­ких процессов не могут быть решены в необходимой степе­ни за короткое время. Вторичные природоохранные ме­роприятия, а именно очистка отходящих газов и воздуха в целях снижения твердых, парообразных и газообразных вредных компонентов, по-прежнему не утратили своего значения. Однако следует отметить, что эффективность их по разным причинам не очень высока. За период с 1989 по 1994 г в Свердловской области масса выбросов загряз­няющих веществ как суммарная, так и по основным за­грязняющим веществам имеет тенденцию к снижению. Ва­ловой выброс загрязняющих веществ за 5 лет снизился более, чем на 40%. Это ли не прекрасно! Причем пылевые выбросы в атмосферу сократились практически на 55%, а газообразные на 39%. Однако все это сокращение связа­но, в основном, с падением производства.

Воздухоохранные мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ (1995 г.)

В 1994 году на предприятиях области улавливалось 10,1 млн. т загрязняющих веществ, из них утилизировано 4,88 млн. т. Степень улавливания загрязняющих веществ по области в целом составила 86,56%. Самая низкая степень улавливания на предприятиях топливной отрасли — 6,21%.

Мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу области были выполнены на 83 предприятиях. Выбросы за 1995 год снижены на 21 тыс. т. Какие же мероп­риятия были проведены?

В основном это:

·     повышение эффективности существующих установок газоочистки (УГО) предприятий Верхнего Тагила, Серо­ва, Качканара — 2253 т;

·     наладка и ремонт УГО в Артемовске, Сухом Логе, НТМК — 1773,1 т;

·     монтаж новых УГО в Серове, Каменск-Уральском, Сухом Логу, Первоуральске, Асбесте — 899,6;

·     реконструкция УГО в Ревде, Полевском, Каменск-Уральском, Екатеринбурге, Нижнем Тагиле — 350,1 т;

·     перевод систем отопления с мазута на газ в Реже, Серове, Красноуральске — 1103,4 т)

·     изменение технологии в Красноуральске, Полевском, Екатеринбурге — 13674,7 т;

·     закрытие источника загрязнений в Асбесте, Каменск-Уральском — 529,4 т.

Очистка отходящих газов и воздуха. Для очистки газов применяют: электрическую очистку, механические пылеулавливатели, процессы абсорбции и хемосорбции, сжигание, адсобцию и катализ.

Электрическая очистка газа основана на принципе поляризации твердых частиц, содержащихся в газе или воздухе. Под действием электричества создается электро­магнитное поле. Частицы поляризуются, притягиваются к одному из электродов и скапливаются на его поверхности. Периодически образовывающийся налет удаляется. При­меняется на предприятиях цветной и черной металлургии, химической и целлюлозно-бумажной промышленности, промышленности строительных материалов, стекольных заводов в топливно-энергетическом хозяйстве: для очист­ки обжиговых и отходящих газов из печей, конвертеров домен любых видов, сушилок, электролитных и стекло­плавильных ванн, любых газов термических процессов, отходящего воздуха или газов от источников пыли на цемент­ных заводах.

Механические пылеуловители включают в себя: цен­тробежные сепараторы (циклоны, мультициклоны), тка­невые фильтры, грануляторные фильтры (фильтр с завихряющими, насыпными слоями).

Циклоны, мультициклоны применяются для очистки полезных и отходящих газов от пыли в сталелитейной, металлургической и химической промышленности, таких как дымовые газы, агломерационные газы, печные газы и т.д.

Очистка газа при выплавке алюминия.

Тканевые фильтры: очистка от пыли отходящих газов и воздуха помещений на литейных металлургических заво­дах, электростанциях и мусоросжигательных установках.

Грануляторные фильтры: очистка от пыли отходящего воздуха из клинкерных охладителей на цементных заво­дах, отходящих газов из вращающихся и шахтных печей, предприятий по добыче и переработке нерудных полез­ных ископаемых и почв, а также дымовых газов, отходя­щих газов агломерационных фабрик.

Абсорбция и хемосорбция. Процессы абсорбции и хемосорбции применяются в скрубберах, распылительных аб­сорберах, реакторах с циркулирующим кипящим слоем. При этом используются методы мокрой очистки путем промывки, абсорбции и реакция для удаления агрессивных газов с жидкостями, прежде всего в химической промышленнос­ти, на металлургических заводах, электростанциях и мусо­росжигательных заводах. Полусухие методы, основанные на реакции агрессивных газов (S0₂, НС1, HF) с суспензия­ми, с образованием твердых продуктов реакции, использу­ются на электростанциях и мусоросжигательных заводах (распылительные абсорберы). Сухие методы, в качестве цир­куляционных процессов в реакторе с циркулирующим ки­пящим слоем с порошковым абсорбентом, для удаления аг­рессивных газов из отходящих газов алюминиевой, хими­ческой промышленности, промышленности строительных ма­териалов, электростанций и мусоросжигательных заводов. Удаление из газов ртути и других вредных компонентов с помощью специально пропитанного активированного угля.

Очистка отходящих газов путем сжигания приме­няется для отходящих нефтехимических предприятий, сжигания газов, содержащих хлорпроизводные углеводо­роды с регенерацией, совместного сжигания отходящих газов и жидких остатков.

Очистка газов путем адсорбции и катализа для уда­ления растворителей, органических и неорганических сер­нистых соединений, а также других газо- или парообразных агрессивных веществ из отходящего воздуха и газов путем адсорбции на активированном угле. Удаление H₂S и S0₂ из отходящих газов путем катализа на алюминиевоокисных ка­тализаторах (А120з) для получения товарной серы. Каталити­ческое восстановление оксидов азота в дымовых газах с це­лью снижения содержания NO₂. Каталитическое окисление диоксинов и фуранов. Удаление вредных компонентов (диоксинов, фуранов, ртути и тяжелых металлов в газообразном виде) на буроугольном коксе или активированном угле мето­дом адсорбции. Очистка отходящих газов от S0₂ (например, в пигментной промышленности) путем каталитического окис­ления до SO₂ и получения серной кислоты.

Снижение количества газовых выбросов. Одним из очевидных способов снижения количества га­зов от электростанций является меньшее потребление электричества. Самый дешевый и легкий способ снижения количества используемой энергии для обогрева дома, это изоляция вашего дома и избавление от сквозняков. Изоля­ция чердаков, утепление дверей и окон, подбор тяжелых, подбитых штор на окна могут окупить себя в течение двух лет низкими ценами на оплату обогрева. Экономия денег — это только одна польза. Потребление меньших количеств энергии экономит топливо, которое не может быть вос­полнено и снижает загрязнение воздуха от сжигания угля и нефти.

Не менее важным методов является реконструкция действующих предприятий и установок газоочистки (УГО). В некоторых случаях полезной бывает даже ликвидация источников загрязнения.

ЛИКВИДАЦИЯ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

Утеплительные меры не спасают от. вредных выбросов, но диоксид серы, перед тем как выбрасывать его в воздух, можно удалять из отрабо­танного газа. В Германии с использованием аммония ди­оксид серы превращают в удобрение — сульфат аммо­ния. Удаление оксидов азо­та — более трудная задача. В настоящее время разра­батываются технологии сжи­гания ископаемого топлива при более низких темпера­турах с меньшим образова­нием оксидов азота.

Нагревание известняка с добавлением воды перево­дит его в гашеную известь, используется фермерами

для уменьшения кислотности почвы. В Швеции широко при­меняется известкование озер. Этот метод позволя­ет поддерживать в озерах низкий уровень кислотности и тем самым жизнедеятельность живых организмов.

В свое время девять европейских стран ставили цель: снизить до 30% количество выброшенного в атмосферу диоксида серы, но остальные не так и не присоединились к ним. Кислотный дождь — очень сложная проблема, и нет никакой уверенности, что потраченные на снижение выбросов диоксида серы миллионы долларов приведут к за­метному улучшению состояния водоемов.

ЛИКВИДАЦИЯ ТВЕРДЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Повсеместно основными методами обезвреживания не утилизируемых промышленных отходов являются терми­ческая обработка и захоронение на промышленных поли­гонах. Однако основная часть этих отходов складируется временно на промышленных предприятиях, а затем уда­ляется и подлежит захоронению на специальных полиго­нах, предназначенных для не утилизируемых промышлен­ных отходов.

Полигоны для твердых промышленных отходов мало чем отличаются от бытовых, за исключением состава отходов. Отходы, как правило, имеют более однородный состав, часто высокотоксичные, требуют дополнительных физи­ко-химических методов разложения.

В Свердловской области зарегистрировано 647 объек­тов для размещения отходов, в том числе 252 свалки бы­товых отходов. Основная часть отходов размещается в хра­нилищах, не соответствующих нормативным требованиям. Экологическая проблема утилизации, переработки, обез­вреживания и размещения промышленных отходов, и осо­бенно токсичных, является бесспорно актуальной, но су­ществующая система устранения отходов несовершенна и влечет за собой новые, не менее сложные проблемы.

Так, в Екатеринбурге часть отходов промышленности вывозятся на полигон «Северный; в окрестностях пос. Крас­ногвардейский, Красный, Зеленый Бор, Садовый на пло­щади 25—30 км² сосредоточено 5 свалок, в том числе мо­гильник радиоактивных и жидких высокотоксичных отхо­дов. Две свалки принадлежат Уралмашу. В окрестностях пос. Горный Щит две свалки бытовых и промышленных отходов. Одна из них площадью 47,5 га — полигон про­мышленных и бытовых отходов завода РТИ. На той же территории находятся, к сожалению, садово-огородные товарищества и кооперативы.

Основными видами промышленных отходов, вывозимых для захоронения с РТИ являются: отходы губчатых изде­лий (1000 т/год), эбонитовых изделий (280 т/год), крошка изоляционной ленты (90 т/год), мешки бумажные (30 т/год), использовавшиеся для транспортировки и хранения ком­понентов, входящих в рецептуру приготовления резины.

Для размещения отходов горнодобывающей и перера­батывающей промышленности, черной и цветной метал­лургии, топливно-энергетического комплекса используются отвалы пустых и вскрышных пород, некондиционных руд, хвостохранилища (отходы обогатительных фабрик), шла­ковые отвалы, шламохранилища и шламонакопители пред­приятий черной и цветной металлургии, золоотвалы ГРЭС. Надо отметить, что в нашей области в 1993 г. отходов уг­ледобычи и обогащения было использовано соответствен­но 12 млн. м³ (75%) и 0,3 млн. м³ (56%), в основном для засыпки разрезов и карьеров.

Таким образом, кроме прямого воздействия на почвы промышленных выбросов и сбросов, в области интенсивно идет процесс вторичного загрязнения земель в результате вымывания токсичных соединений из отвалов, шламохранилищ и свалок.

Для размещения всех отходов области из землепользо­вания изъято 16534,8 га, в том числе предприятиями цвет­ной металлургии 3147,2 га, предприятиями черной метал­лургии 6228,3 га, предприятиями топливно-энергетической промышленности 3944 га, предприятиями, производя­щими стройматериалы, 3215,3 га.

Некоторые отходы содержат материалы, которые особен­но опасны для людей. Эти отходы называются особо токсич­ными или специальными отходами. Точная цифра количества специальных отходов не поддается прямой оценке, однако косвенным образом она оценивается как 1/10 объема созда­ваемых ежегодно токсичных промышленных отходов.

Часть из наиболее опасных отходов разрушается в спе­циальных печах. Вещества, которые сжигаются, включа­ют сложные соединения углерода, водорода и одного или более галоидных соединений (хлора, фтора, йода и брома). Эти химикаты поступают из пестицидов, пластмасс и ме­дицинских препаратов, а также из различных раствори­телей для обезжиривания и сухой химчистки.

Процесс сжигания очень дорог и используется только для наиболее опасных отходов. Свалка, по-прежнему, самый дешевый способ захоронения отходов и используется для многих опасных отходов, таких как асбест, кислотные и щелочные отстой отходов тяжелых металлов, химикаты из пластмассовой промышленности и отходы масел. Лишь очень немногие свалки специализируются для опасных от­ходов, и они тщательно контролируются для уменьшения опасности загрязнения. Например, отходы многих тяже­лых металлов выбрасываются в виде осадка нерастворен­ных солей. Если на ту же землю вылить кислоты, то они могут сформировать растворимые соли тяжелых метал­лов, которые могут отравить местные источники. Прежде всего на карте должно быть отмечено точное положение всех отходов, и выброс на свалке должен тщательно кон­тролироваться.

ЛИКВИДАЦИЯ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Предприятия или, не утруждая себя очисткой, слива­ют промышленные стоки в водоемы (311 промышленных предприятий сливают свои стоки в р. Исеть), или, после предварительной физико-химической очистки,— в канали­зационную сеть, а там они подвергаются той же обработ­ке, что и коммунальные стоки.

Часть предприятий области имеет оборотные циклы водоснабжения, что позволяет повторно использовать очи­щенные промышленные стоки, но, к сожалению, они пока не делают «погоду». Об использовании оборотных циклов водоснабжения мы поговорим в следующей главе.

Для высокотоксичных промышленных стоков применя­ются скважины. Требования к подобным скважинам и к грунту очень строгие. Однако отсутствие подобных поли­гонов по захоронению высокотоксичных отходов (I и II клас­са опасности) усугубляет экологическую обстановку облас­ти. Неблагоприятная обстановка сложилась с размещением и хранением отходов гальванического производства, всего накоплено в хранилищах предприятий 71388 т.

Промышленные предприятия области эксплуатируют 167 очистных сооружений механической очистки (проект­ной мощностью 379 млн. м³ в год, фактическим поступлением — 210 млн. м³) и 38 очистных сооружений физико-химической очистки (проектной мощностью 90,0 млн. м в год, фактическим поступлением — 40,0 млн. м ). Сброс про­изводственных, ливневых сточных вод, шахтно-рудничных, коллекторно-дренажных вод после данных очистных сооружений осуществляется в поверхностные водные объекты. Нормативно-очищенные воды сбрасываются пос­ле 26 сооружений механической очистки (проектной мощ­ностью 72 млн. м³ в год, фактическим поступлением — 47 млн. м³) и 3 сооружений физико-химической очистки (про­ектной мощностью 25 млн. м³ в год, фактическим поступ­лением 16 млн. м³). Основными причинами неудовлетвори­тельной работы механических и физико-химических очист­ных сооружений является превышение концентраций за­грязняющих веществ в сточных водах, поступающих на очистку; несоответствие технологии очистки составу по­даваемых сточных вод; сезонная перегрузка по объему поступающих сточных вод; неудовлетворительная эксплу­атация очистных сооружений.

Наряду с неудовлетворительной работой очистных со­оружений и неконтролируемым сбросом стоков, угрозу окружающей среде представляют шламонакопители. В об­ласти построено 146 шламонакопителей, прудов-отстой­ников токсичных вод с суммарным объемом 900 млн. м³ с площадью зеркала 141,2 км².

Наиболее крупные шламонакопители:

·     хвостохранилище Качканарского ГОК,

·     золоотвалы Рефтинской и

·     золоотвалы Верхнетагильской ГРЭС. А самые токсичные:

·     шламонакопители «Хромпика» (г. Первоуральск), со­держащие хром шестивалентный;

·     Сорьинский шламонакопитель (г. Красноуральск), со­держащий 10 млн. м³ загрязненных фтором, мышьяком и медью стоки;

·     шламонакопитель «Уралхимпласта» (г. Нижний Тагил) с высоким содержанием органических веществ.

Для улучшения качества сбрасываемых сточных вод и уменьшения их объема предусматривается строительство новых, реконструкция действующих очистных сооружений, а также ввод в эксплуатацию систем оборотного и повтор­ного водоснабжения.

Предприятия должны очищать отработанную воду до стандартов, установленных местными водоохранными службами, которые контролируют качество водоемов.

Водоохранные службы редко преследуют предприятия за загрязнение рек. Когда же они это делают, штрафы обычно незначительны. Однако угроза судебного разбира­тельства и привлечение внимания общественности часто играет положительную роль, заставляя предприятия сни­жать уровень загрязнения воды.

Часто предприятия, не имеющие своих очистных со­оружений, особенно в центральных частях населенных пунктов, спускают отработанные воды в канализацию, на очистные сооружения. Естественно, они должны оплачивать эти услуги в соответствии с объемом и степенью за­грязнения отходов, поэтому зачастую значительно выгод­нее сбрасывать часть отходов с целью снижения расходов.

Частичная обработка стоков включает:

·     нейтрализацию кислот и щелочей;

·     поглощение тяжелых металлов и сбор их в твердом отстое;

·     отделение нефти и жиров от воды;

·     отстаивание загрязненных твердых веществ в воде. Все эти процессы и полная обработка отработанной воды могут произвести шламовые отходы, обычно выбрасывае­мые на свалки.

Неэтилированный бензин — это бензин без тетра-этилсвинца. Европа первой осуществила переход на не­этилированный бензин. Сначала бензин без тетраэтилсвинца был дороже; шли слухи, что при использовании этого бензина автомобили теряют эксплуатационные характери­стики. Водители не были уверены, могут ли их автомобили работать на неэтилированном бензине. Уверенности не было даже у специалистов. Оказалось, что многим автомобилям необходимо лишь небольшое приспособление к двигателю. Сейчас в Европе ситуация прояснилась Все автомобили, произведенные с октября 1990 года, могут заправляться неэтилированным бензином

Каталитический конвертер. Каталитический конвертер — это коробка, вставленная в выхлопную систему автомоби­ля Она содержит катализатор, сделанный из драгоценных металлов (сейчас прорабатываются конструкции без драгоценных металлов) Катализатор превращает опасные оксиды азота в безвредный азот, а угарный газ в углекис­лый. Не сгоревшие при работе двигателя углеводороды превращаются в углекислый газ и воду.

Задачи области в снижении выбросов от стационарных и передвижных источников состоят в следующем:

1)   Обновление пылегазоочистного оборудования.

2)   Оснащение наиболее крупных источников выбросов системами мониторинга (пыль, S02, СО, NOg).

3)   Внедрение автогенных процессов на предприятиях медной промышленности.

4)   Газификация котельных.

5)   Использование газа в качестве топлива для автотран­спорта

6)   Внедрение нейтрализаторов отработанных газов на автотранспорте Использование неэтилированного бензина.

7)   Подавление оксидов азота в выбросах ТЭЦ.

8)   Ликвидация мартеновских печей.

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Широкое распространение стиральных и посудомоеч­ных машин, лучшие стандарты гигиены — все это приве­ло за последние 20 лет к повышению количества исполь­зуемой воды.

Количество воды, необходимое для одного жителя в сут­ки, зависит от климата местности, культурного уровня на­селения, степени благоустройства города и жилого фонда. Последний фактор является определяющим. На его основе разработаны «Нормы водопотребления». В указанные нормы входит расход воды в квартирах, предприятиями культур­но-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. В некоторых городах развитие водопровода позво­ляет обеспечить высокие нормы водопотребления (Москва — 500 л/сут., Санкт-Петербург — 400 л/сут.). Считается, что норма водопотребления 500 л/сут. является максимальной. Однако даже в развитых странах, например, в Великобри­тании, на каждого человека приходится в среднем 120 лит­ров очищенной водопроводной воды в день.

В Свердловской области удельное потребление воды на одного человека (в 1996 году этот показатель превысил 300 литров в сутки) считается большим. В Екатеринбурге общее водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды составляет 600 тыс. м³/сутки, из них 150 тыс. м³/сутки забирается из Верх-Исетского пруда, то есть около 450 литров на человека в сутки (правда, не такой чистой, как в Великобритании).

Централизованное водоснабжение позволяет резко поднять уровень санитарной культуры населения, способствует уменьшению заболеваемости при бесперебойной подаче достаточного количества воды определенного качества.

Нарушение тех или иных санитарных правил при организации водоснабжения и в процессе эксплуатации водопровода влечет за собой санитарное неблагополучие вплоть до настоящих катастроф.

В По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно в мире из-за низкого качества питьевой Вводы умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему снабжения доброкачественной водой в достаточном- количестве проблемой номер один.

В рассматривая потребление воды, не следует забывать, что вся эта вода через небольшой промежуток времени становится бытовыми стоками. А если еще добавить потребление воды энергетическими станциями, заводами, учреждениями и магазинами, то общее использование воды становится значитель­но выше (рис. 17). Более половины воды используется промышленностью. Так, суммарный забор воды в 1996 году в Свердловской области составил 2,19 млрд.м³/год. Из общего объема забранной воды использовано, к со­жалению, только 1,74 млрд.м /год, 57% израсходовано на производственные нужды, 31% на хозяйственно-пи­тьевые, 2% на орошение и сельскохозяйственное водо­снабжение, 10% — прочие.

Объем же сточных вод, сбрасываемых в водные объек­ты Свердловской области, составляет 1,85 млрд.м³/год, то есть почти столько же, сколько забрано.

Потребление воды в нашей стране и Уральском регио­не нарастает, а вместе с ним будет расти объем стоков.

Возрастающее потребление воды означает, что:

·     проблема обеспечения водой промышленных городов, встанет уже в начале следующего столетия;

·     необходимо получить доступ к большему количеству воды, для чего надо построить больше водохранилищ в незагрязненных районах;

·     будет производиться больше нечистот, которые дол­жны обрабатываться перед сбросом в реки, что приведет к большим расходам на расширение и реконструкцию очи­стных сооружений.

 

ПИТЬЕВАЯ ВОДА. Стоки в первую очередь влияют на качество питьевой воды. Вода же исключительно важна для человеческой, а равно и для всей животной и растительной жизни. Спо­собов для воспроизводства воды не существует, не суще­ствует также и заменителей воды, поэтому необходимо обращаться с самым ценным природным ресурсом с вели­чайшей осторожностью. В то же время запасы воды на Земле неисчерпаемы для всех практических нужд, и ни одна капля воды не исчезает в круговороте природы. Тем не менее проблема снабжения питьевой водой в нужных количествах и необходимого качества постоянно услож­няется. В то время как свежая природная вода подверга­ется все возрастающему загрязнению, потребности в во­допроводной воде постоянно возрастают, требуя прило­жения все больших усилий для превращения сырой воды в питьевую.

Огромное значение воды и важность проблем, связан­ных с ее загрязнением, ни у кого не вызывают сомнений. Причины загрязнения воды столь же многочисленны, как сами загрязняющие вещества, — от сельскохозяйствен­ных стоков до неправильного сброса отработанного мотор­ного масла. Независимые экспертные службы разных стран установили, что до двух третей всех видов раковых забо­леваний могут быть связаны с этими токсичными веще­ствами, растворенными в воде. По данным Всемирной Орга­низации Здравоохранения, вода может содержать до 13 тысяч потенциально токсичных веществ. Самые опасные из них — соли тяжелых металлов, содержание которых даже в малой дозе способно вызвать заболевания почек, печени, онкологические заболевания и врожденные ано­малии. В большинстве случаев питьевая вода получается из обычной водопроводной системы и фильтруется с целью удаления элементов, ухудшающих вкус и запах. В послед­нее время повышенное внимание было привлечено к опас­ности загрязнения воды соединениями свинца. Было уста­новлено, что любой уровень содержания свинца в питье­вой воде вреден для нашего здоровья, соединения свинца наносят постоянный и непоправимый ущерб нервной сис­теме детей, что приводит к отклонениям в умственном развитии. Пестициды являются одними из наиболее вред­ных органических веществ, их применение значительно возросло на протяжении последних двадцати пяти лет. Также хлор, который добавляется в воду для уничтоже­ния бактерий, является фактором, приведшим к резкому увеличению раковых заболеваний за прошедшее столетие.

Сами того не сознавая, мы подвергаемся воздействию со­тен веществ одновременно, получая их вместе с питьевой водой. Начиная с винилхлорида, который попадает в воду из водопроводных труб, до цианида, который использует­ся в горнодобывающей промышленности, таков спектр ток­сичных веществ, о которых не было известно ранее.

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Питьевое водоснабжение населения области крайне не­удовлетворительно по качеству потребляемой воды. В на­стоящее время более 60% населения области потребляет питьевую воду, не соответствующую гигиеническим нор­мативам.

Неудовлетворительное качество питьевой воды обуслов­лено как техногенными, так и природными факторами — в ряде источников водоснабжения северо-восточных райо­нов области отмечается превышение ПДК по брому и бору в несколько раз. Местный гидрохимический фон обуслов­ливает в реках области высокие концентрации марганца и железа общего.

Вместе с тем в области имеет место забор воды из по­верхностных источников и подача ее потребителям без очистки и соответствующих условий обеззараживания в гг. Верхней Туре, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле, Первоуральске и др. Этот факт предопределяет нестан­дартное качество питьевой воды и периодическое возник­новение в данных населенных пунктах вспышек острых кишечных инфекций. Так, заболеваемость по таким вод­ным инфекциям, как дизентерия Флекснера, вирусный ге­патит А, держится на высоком уровне в Асбесте, Верхней Салде, Кировграде, Кушве, Нижнем Тагиле и др.

Практически вся поступающая к нам под напором вода сотни раз пересекает текущую во все стороны канализа­цию. А во время так называемого гашения напора, когда давление в сетях резко снижается, на прогнивших участ­ках может возникнуть обратный эффект, когда из среды окружения водоема подсасываются коммунальные стоки. Так, в Екатеринбурге вдоль южного берега Верх-Исетского пруда проложена канализация, которой уже более 30 лет и коллектор которой уже прогнил и протекает в питьевой пруд. Периодически, особенно в последнее вре­мя, он протекает. Так, аварию в декабре 1995 года не мог­ли ликвидировать два месяца, а весной 1996 года в тече­ние месяца. За эти периоды в водоем поступало соответ­ственно около 70 и 40 тысяч тонн коммунальных стоков.

Более 2,43 миллионов человек потребляют воду, подава­емую централизованными системами водоснабжения, не соответствующую санитарно-гигиеническим требованиям по органолептическим показателям, (цветность, мутность, же­лезо, марганец, хлоридно-натриевый комплекс), 2,1 млн. — санитарно-токсикологическим показателям (тяжелые метал­лы, хлорорганические соединения, группа азота), более 2,05 млн. чел. — бактериально загрязненную. Почти 1,5 млн. че­ловек подвергаются двойному риску: потребляют питьевую воду с химическими и микробиологическими загрязнениями. Около половины населения области используют для питье­вых целей хлорированную воду открытых водоемов. Хлори­рование воды приводит к образованию высокотоксичных и канцерогенных веществ — хлорированных углеводородов, количество которых зависит от качества исходной воды во­доисточника и технологии водоподготовки.

Качество питьевой воды, подаваемой населению облас­ти, не соответствует требованиям действующих норм по следующим основным показателям:

1)   наличие веществ, влияющих на органолептические свойства воды (марганец, хлоридно-натриевый комплекс) — 41 территория;

2)   наличие веществ, нормируемых по токсикологичес­кому признаку вредности:

·     хлорорганические соединения, образующиеся в про­цессе хлорирования воды (в т.ч. хлороформ) — на 7 терри­ториях;

·     тяжелые металлы — свинец, кадмий, суммарное дей­ствие металлов (свинец + кадмий + мышьяк) — на 7 тер­риториях;

·     азотосодержащая группа (аммиак, нитраты, нитри­ты) — на 5 территориях;

·     кремний — на 4 территориях;

·     остаточные количества веществ, используемых в про­цессе очистки (алюминий) — на 2 территориях;

3)   бактериальная загрязненность (ОМЧ, коли-индекс, вирусное загрязнение) — на 18 территориях.

По эпидемиологическому признаку вредности питьевой воды хуже всего в области дела обстоят в Кушве, Алапаевске, Верхней Пышме, Ревде и Екатеринбурге. По ток­сикологическому — в Кировграде, Алапаевеке, Полевском, Нижнем Тагиле, Екатеринбурге и Верхней Салде. Наи­более неблагополучными городами по питьевому водоснабжению являются: г.г. Екатеринбург, Кировград, Нижний Тагил, Туринск, Алапаевск, Краснотурьинск, Первоуральск, Ревда, Тавда.

 

ПОДГОТОВКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

После того как очищенные стоки попадут в водоемы, вода становится вполне пригодной для растительной и жи­вотной жизни. Однако для употребления в качестве пить­евой вода из водоемов и рек требует дополнительной очи­стки. Посмотрим, что же представляют собой сооружения водоподготовки.

СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ. В течение 70-х и начала 80-х годов город Питсфилд в США столкнулся с проблемой качества питьевой воды: ее вкуса, запаха и цвета. При применении в процессе обра­ботки только процесса хлорирования уровни мутности и цвета время от времени начинали превышать стандарты.

Проблема усложнялась тем, что в отдельные времена года в отдаленных участках водопроводной системы было слиш­ком мало или совсем отсутствовал остаточный хлор; вкус воды явно указывал, что сырая вода города при обработ­ке только хлором содержит органические вещества, фор­мирующие тригалометаны в концентрациях, выше стан­дартных. Кроме того, давление воды не всегда было до­статочным в западных и северных частях системы, в то время как в нижней части города давление наоборот было избыточным.

В течение 70-х годов были выполнены исследования, связанные с проблемами качества воды и давления. К 1982 году была проведена комплексная чистка водопроводной системы, а также установка дополнительных сооружений по хлорированию воды. Кроме того, были намечены к проектированию два очистительных сооружения, система транс­портировки воды, хранения и распределения, для того чтобы ввести очистные сооружения в систему с обеспечением не­обходимого давления. Инженерные работы обеспечили ос­нову для установки очистных сооружений и системы модер­низации стоимостью 20,5 миллионов долларов.

В состав си­стемы вошли:

два очистных сооружения, тру­бопровод для транспортировки сырой воды к очистным сооружениям, две станции контроля и управления пода­чей воды на очистные сооружения, бетонный резервуар на 20 млн. л для распределения чистой воды, станции уси­лительных распределительных насосов с резервуарами для обеспечения соответствующего давления в нужных местах системы водообеспечения, система управления и отбора проб и небольшая установка для восстановления электрической энергии системы на клапана, задвижки и пр.

Из этого примера можно увидеть, какой состав обору­дования необходим для обеспечения населенного пункта чистой водой, насколько важна проблема этого обеспече­ния, каких громадных капиталовложений она требует и как относятся к этой проблеме в США. Сравните все это с приведенными ниже данными по нашей области.

В Екатеринбург вода поступает из системы поверхност­ных водохранилищ: Верх-Исетского, Волчихинского и Верхне-Макаровского. Из них главными являются Волчихинское и Верх-Исетское. В Волчихинское водохранилище по­ступают шахтные сильно загрязненные сточные воды из г. Дегтярска, сточные воды с водосбора и атмосферные потоки с территории Первоуральского промышленного узла. После этого вода направляется на Главную фильтроваль­ную станцию (ГФС), расположенную на Большеконном по­луострове, где происходит ее очистка и обеззараживание, после чего грязная часть (шламовые воды) через отстой­ник и озеро «Здохня» поступает во второй питьевой водо­ем — Верх-Исетский пруд. Таким образом, в год, по под­счетам специалистов, во второй питьевой источник посту­пает до б тыс. тонн взвешенных веществ и загрязнений.

Результаты эколого-микробиологического изучения это­го водоема Институтом гигиены труда и профзаболеваний в течение 1993 ­- 1994 гг. показали, что во всех пробах воды обнаружен стафилококк, лактозоположительные кишеч­ные палочки, периодически появляются вирусы гепатита А. Общее количество бактерий превышает ПДК в 54, а сап­рофитных микроорганизмов в 45 раз. К этому следует до­бавить повсеместное распространение в воде паразитных червей численностью до 40 тыс. экземпляров в 1 м³.

«Пить­евая» вода в Екатеринбурге относится к V—VI классам с очень высокой степенью загрязнения. По мнению специа­листов, Верх-Исетский пруд должен быть исключен из лю­бых видов пользования, в том числе купания.

Из-за неудовлетворительного состояния водопровода г. Екатеринбурга наблюдается ежегодное увеличение по­терь воды. Величина потерь больше, чем объем воды, ис­пользуемый на горячее водоснабжение г. Екатеринбурга, который составил в 1994 году 53,15 млн. м³/год.

Установлено загрязнение органическими соединения­ми воды поверхностных и подземных источников водоснаб­жения (гг. Екатеринбург, Красноуральск, Качканар, Ара-миль, Ивдель и др.).

Качественные характеристики воды поверхностных во­доемов и значительного числа эксплуатируемых подзем­ных водоисточников не соответствуют возможностям со­оружений водоподготовки из-за значительного исходного содержания органических соединений, железа, марганца, бора, брома, нитратов, аммиака, цветности и др.

После водоподготовки из поверхностных водоемов реги­стрируется наличие в воде вирусов, повышенных концентра­ций хлороформа, обладающего влиянием на развитие онко­логических заболеваний и неблагоприятных наследственных изменений, остаточных количеств ядохимикатов, солей тяже­лых металлов. В 1996 году из водопроводной воды выделен ан­тиген вирусного гепатита в гг. Первоуральске, Асбесте, Ниж­нем Тагиле, Верхней Пышме, Алапаевске, Ектеринбурге.

В периоды паводков и летом в питьевой воде наблюда­ются превышения допустимых норм по остаточному алю­минию, железу, марганцу, хлороформу, мутности, цвет­ности, запаху.

 

ВИДЫ ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ. По конфигурации водопроводная сеть можетбыть коль­цевой или разветвленной, тупиковой. Гигиенические пре­имущества — на стороне кольцевой сети, которая обеспе­чивает большую надежность и бесперебойность снабжения всех объектов. Кольцевая сеть лучше противостоит дей­ствию гидравлических ударов, постоянно промывается непрерывном током воды, поэтому менее загрязняется, чем разветвленная. В тупиковых концах разветвленной систе­мы вода может застаиваться, что влечет за собой образо­вание осадка, являющегося благоприятной средой для раз­множения микрофлоры: взмучиваясь, он ухудшает орга-нолептические свойства воды.

В качестве материала для водопроводных труб наибо­лее часто используют чугун, сталь, асбоцемент и железо­бетон. В последнее время на практике все чаще применя­ются пластмассовые трубы из полипропилена высокого и низкого давления, стабилизированного полипропилена, полиметилметакрилата.

Перечень новых материалов и реагентов, разрешенных Министерством здравоохранения для применения в прак­тике хозяйственно-питьевого водоснабжения, имеет раз­дел, в котором опубликованы материалы, запрещенные для использования при строительстве водопроводов.

Источниками воды для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объек­ты (реки, озера, водохранилища) и запасы подземных вод. Источники водоснабжения находятся под постоянным воз­действием различных факторов — природных и антропо­генных. На них оказывают влияние метеорологические явления, условия формирования поверхностного или под­земного водного потока, хозяйственная и бытовая деятель­ность человека. Надежность работы водопровода тем выше, чем более постоянен состав воды источника водоснабже­ния. С целью предотвращения эпизодического, периоди­ческого или систематического действия факторов, ухуд­шающих качество воды источника хозяйственно-питьево­го водоснабжения, организуются зоны санитарной охраны (ЗСО). Под ЗСО источника водоснабжения понимают спе­циально выделенную территорию, связанную с источни­ком водоснабжения и водозаборными сооружениями.

Зоны санитарной охраны источников хозяйственно-пи­тьевого водоснабжения устанавливаются в составе трех поясов. Назначение первого пояса (зона строгого режима) заключается в защите места водозабора и водозаборных сооружений от загрязнения и повреждения. Территория пер­вого пояса ЗСО должна быть ограждена, на нее не допус­каются посторонние лица, запрещается строительство лю­бых объектов, не связанных с нуждами водопровода.

Основной задачей второго и третьего поясов ЗСО по­верхностного водоисточника является ограничение микроб­ного загрязнения в створе водозабора, а для подземных источников — сохранение постоянства природного соста­ва воды в водозаборе, которая в нашей стране, как прави­ло, без обработки используется для питьевых целей.

Для эффективной защиты подземных вод от микробно­го загрязнения служит второй пояс ЗСО, ограниченный контуром, время движения загрязненного потока от которого до водозабора (скважины) должно быть достаточно для того, чтобы патогенные бактерии и вирусы потеряли жизнеспособность и вирулентность (для грунтовых 400 дней, межпластовых — 200).

В настоящее время в Свердловской области имеется 845 водопроводов. Половина населения области обеспечивается водой от 49 водопроводных систем, забирающих воду из поверхностных источников. Наиболее неблагоприятно об­стоят дела в г. Екатеринбурге (из 48 источников не имеют ЗСО — 36), Серовском (из 41 — 9), Шалинском (из 70 — 20), Ирбитском (из 92 — 83), Тугулымском (из 6 — 3), Байкаловском (из 16 — 16) районах.

Основной причиной ухудшения качества питьевой воды ряда территорий области (гг. Екатеринбург, Нижний Та­гил, Каменск Уральский, Алапаевск, Краснотурьинск и др.) является отсутствие необходимых условий защиты от загрязнения водоисточников, нарушение технологических режимов эксплуатации сооружений водоподготовки и раз­водящих сетей, их аварийное состояние.

Нарушения в части защиты водоисточников от загряз­нения приводят к подаче воды, опасной для здоровья на­селения. В поверхностных источниках централизованного водоснабжения, кроме сбрасываемых сточных вод, пред­ставляют немаловажную опасность донные отложения.

ОБРАБОТКА ВОДЫ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ. Качество используемых подземных вод Свердловской области в целом соответствует установленным стандартам. Однако для городов Асбест и Серов на отдельных водоза­борах требуется дополнительная очистка, деманганация и обеззараживание.

В нашей стране вода из подземных источников часто употребляется без доочистки, в то время как за рубежом из нее удаляется углекислый газ, железо и марганец. Иногда требуется снижение высоких уровней жесткости, высоких концентраций солей, удаление органических и особенно гумусовых веществ, устранение промышленных

и сельскохозяйственных загрязнений (таких как хлори­рованные углеводороды или пестициды), уничтожение бактерий или других патогенных организмов. Природа и концентрация загрязняющих веществ в сырой воде опре­деляет выбор средств и оборудования для их удаления.

Раскисление. Для раскисления используются открытые или закрытые аэраторы, такие как каскадные, дегазифи-кационные или спрейерные системы. В процессе раскис­ления удаляются растворенные в воде углекислый газ, сероводород, метан и другие газы. Для этой цели можно использовать также химические методы, реагенты типа сода или едкий натр (NaOH), известковое молоко, мра­мор, доломит и другие натуральные или синтетические раскисляющие средства.

Удаление железа и марганца. Для удаления из воды железа и марганца используются как гравитационные, так и напорные фильтры с одним или несколькими фильтрую­щими слоями.

Умягчение. Высокая карбонатная жесткость контроли­руется осаждением с известковым молоком, реже ионным обменом.

Дезинфекция. Окончательная дезинфекция обработанной воды обычно осуществляется хлором или хлорсодержащими соединениями, такими как диоксид хлора. В последнее время для стерилизации воды получили распрост ранение ультрафиолетовое облучение и озонирование.

Обработка загрязненной воды из подземных источников. Сейчас подземные источники, используемые для питьевой воды, содержат осадочные продукты сельскохозяйственных химикатов, пестицидов, поступающих вместе со стоками с полей, растворителей, хлорированных углево­дородов химической промышленности.

Так, Североураль­ский бассейн подземных вод, в состав которого входит Кальинское месторождение, содержит повышенные кон­центрации нитритов. Дополнительные методы обработки включают в себя десорбирование, добавку угольной пуд­ры и/или фильтрацию через слой активированного угля.

 

 

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ГРУНТОВЫХ ВОД

Грунтовые воды имеют важное значение для жизнедеятельности всех живых существ. Они питают подземные и поверхностные источни­ки, используются расте­ниями и другими орга­низмами. Загрязнение грунтовых вод может се­рьезно сказаться на ка­честве питьевой воды и на жизнедеятельности живых организмов.

По­этому в развитых стра­нах грунтовым водам придают очень большое значение и разрабаты­вают новые технологии их очистки.

Воздушная венти­ляция — один из самых распространенных способов восстановления грунтовых вод и их очистки. При воздушной вентиля­ции осуществляют инжекцию воздуха или кислорода в водоносный слой для отгонки или смыва летучих загряз­нений. При этом воздушные пузырьки проходят через грунтовые воды и захватываются системой паровой эк­стракции.

Вся система действует на участке как воздушный де-сорбер. Легкие фракции или летучие загрязнения обычно извлекаются через почву скважинами паровой экстракции и в дальнейшем обрабатываются.

Биологическая очистка на месте часто применяется в комбинации с воздушной вентиляцией. Питательные ве­щества или источник кислорода (например, воздух) зака­чиваются под давлением в водоносный слой для повыше­ния интенсивности биологического разложения загрязне­ний в грунтовых водах. Продукты разложения выкачива­ются применением воздушной вентиляции.

Обработка пассивными барьерами аналогична обработ­ке химическими барьерами из жидкой глины.

Загрязнен­ная грунтовая вода контактирует с барьером и начинает­ся химическая реакция. Один из типов обработочного ба­рьера — известковый барьер, который повышает рН. По­вышение рН эффективно задерживает растворенные металлы в насыщенной зоне. Другой тип пассивного барь­ера содержит железную начинку, которая дехлорирует хлорные соединения.

При окислении на участке используют соответствую­щие химические вещества, которые окисляют загрязне­ния, растворенные в грунтовых водах, превращая их в нерастворимые соединения, которые осаждаются. Приме­няется при известном составе загрязнений.

Смывание поверхностно-активными веществами (ПАВ) воздействует на жидкие загрязнения, не содержащие воду, повышает растворимость и подвижность загрязне­ния в воде. Таким образом, эти жидкие загрязнения более легко могут быть подвергнуты разложение в водоносном слое и восстановлены после откачки воды для обработки на поверхности.

ОБРАБОТКА ВОДЫ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Так как ресурсы воды хорошего качества из подзем­ных источников ограничены, возникает необходимость при­влечения все большего количества воды из поверхност­ных источников: рек, озер и водохранилищ. Для обработки воды из поверхностных источников необходим значитель­но более широкий диапазон методов (см. рис. 62), так как они содержат другие многочисленные загрязняющие ве­щества, часть из которых просто нежелательна, в то вре­мя как другие опасны для здоровья. Этими загрязняющи­ми веществами могут быть: мусор, водоросли, планктон, органика, вещества, придающие воде неприятные вкус и запах, соединения тяжелых металлов, бактерии и другие патогенные микроорганизмы.

Мусор удаляется грубыми и тонкими решетками, перемещающимися ленточными решетками или вращающимися барабанными решетками. На этой стадии уда­ляются также присутствующие в сырой воде водоросли и планктон.

Удаление коллоидных, взвешенных и растворенных загрязняющих веществ осуществляется в несколько эта­пов. Процесс очистки воды в этих сооружениях обычновключает в себя:

химическую флоккуляцию с помощью первичных флоккулянтов (соединения железа или алюми­ния), отделение твердых взвешенных частиц, например воздушной флотацией, фильтрацию песком осадочных продуктов флоккуляции. Довольно часто проводятся пред­варительная и сопутствующая дезинфекции, а также до­полнительная фильтрация воды через активированный уголь с заключительной фильтрацией песком.

1 — Забор сырой воды.

2 — Камера химического перемешивания.

3 — Реакционная камера.

4 — Камера флоккуляции.

5 — Распределительная камера.

6 — Блок наклонных пластин.

7 — Зона уплотнения отстоя.

8 — Зона сепарации.

9 — Канал выпуска чистой воды.

10 — Насос обратной перекачки отстоя.

11 — Излишний осадок.

Флоккуляция. Взвешенные частицы могут быть уда­лены из воды путем агломерации в частицы с размера­ми, достаточными для осаждения под действием силы тяжести. После ввода коагуляторов отталкивающие электрокинетические заряды частиц нейтрали­зуются, они прилипают друг к другу, и формируется медленно оседающий флоккулированный осадок из не­больших по размеру частиц. Если жидкую массу теперь мягко перемешать, контакт между частицами усилит­ся, и они начнут расти в размерах. Этот эффект, назы­ваемый флоккуляцией (flocculation — образование хло­пьев), значительно ускоряется, если проводится при за­ранее сформированном флоккулированном осадке, так как сформировавшиеся новые частицы наращиваются на уже осажденные, тем самым рост происходит значитель­но быстрее.

Фильтрация. Заключительная фильтрация (см. рис. 64) в большинстве случаев выполняется с помощью песочных фильтров в бетонных сооружениях, но иногда использу­ются напорные фильтры, размещенные в стальных или бетонных резервуарах.

Предварительная и попутная дезинфекция с целью раз­рушения вредных организмов, регулирования вкуса и за­паха иногда выполняется совместно с озонированием. Очень часто для предотвращения повторного размножения орга­низмов в обработанной воде водопроводной системы ис­пользуется последующее хлорирование.

Фильтрация — это наиболее важный этап при очистке любой воды. Однако после некоторого времени работы каж­дый фильтр должен быть очищен от накопившихся в слое загрязняющих веществ. Это делается с помощью операции обратной промывки. Существенный фактор в успехе об­ратной промывки — это конструкция основания фильтра. Она должна обеспечивать равномерное распределение по всему поперечному сечению фильтрующего слоя продувоч­ного воздуха и воды, вводимой для обратной промывки.

АВТОНОМНАЯ ВОДОПОДГОТОВКА

Как бы хорошо мы не очистили воду на фильтроваль­ной станции, пройдя путь по системе водопровода до по­требителя, она неизбежно загрязнится вновь, особенно в водопроводных системах нашей области, а пожалуй, и всей России.

Вопрос о наилучшем способе обработки водопроводной воды широко дискутируется. Рынок бытовых устройств об­работки воды развивается в мире вот уже на протяжении более сорока лет. За последнее десятилетие в развитых стра­нах спрос и интерес потребителей к бытовым устройствам обработки воды с целью улучшения ее вкуса и увеличения полезных свойств, возрос. На сегодняшний день эта отрасль является одной из наиболее быстро развивающихся в Аме­рике, Европе и Японии.

В основе работы бытовых фильтров лежит несколько технологий. На сегодняшний день самым передовым в под­готовке питьевой воды является метод обратного осмоса. Именно этот метод используется на фабриках по произ­водству и розливу питьевой воды в бутылки.

Суть этого метода заключается в том, что вода под на­пором в водопроводной сети подается на специальную мем­брану, представляющую собой спираль. Мембрана пропус­кает сквозь свои микропоры только молекулы, по разме­рам сравнимые с молекулами воды. Молекулы примесей, которые, как правило, значительно крупнее молекул воды, смываются водяным потоком в дренаж. Итак, метод обрат­ного осмоса имеет следующие существенные отличия:

·     очистка на молекулярном уровне, позволяющая эф­фективно удалять все нежелательные примеси (до 97% удаления), в том числе растворенные соли тяжелых ме­таллов, чего невозможно добиться другими методами;

·     разделение очищаемой воды на два потока: «грязной» воды и подготовленной для питья;

·     несмотря на то, что эффективность очистки этим ме­тодом близка к дистилляции, очищенная вода остается, в отличие от дистиллированной, насыщенной кислородом, сохраняя свою свежесть.

Помимо мембраны, любая бытовая система имеет еще как минимум две ступени очистки:

·     предварительный осадочный фильтр позволяет уда­лить все взвеси и механические примеси, придающие воде мутность;

·     окончательный угольный фильтр представляет собой гранулированный активированный уголь (в последнее вре­мя в развитых странах для его получения применяют жженую скорлупу кокосового ореха, такой уголь по срав­нению с березовым, применяемым в отечественных филь­трах, имеет в 3—4 раза выше способность удалять неже­лательные примеси, в том числе радионуклиды).

В основе работы некоторых отечественных фильтров лежит технология подачи воды через трековую мембрану (лавсановая пленка толщиной 10 или 20 микрон с диамет­ром пор 0,2 или 0,4 микрона с плотностью пор до 3000 миллионов отверстий на 1 см²). Для обеспечения работоспо­собности фильтра требуется только две емкости: одна для очищаемой воды, вторая — для получения чистой.

В силу того, что питьевая вода в нашем регионе имеет очень низкое качество, необходимы многоуровневые сис­темы, включающие в себя: грубую очистку от железа, марганца, хлора, неприятного запаха и мутности с помо­щью картриджной Системы; тонкую очистку от всех при­месей системами обратного осмоса и бактериологическую очистку ультрафиолетовыми стерилизаторами.

Конструктивное исполнение бытовых фильтров может быть самое различное: от портативных вариантов испол­нения, легко умещающихся в дамскую сумочку или кейс, до стационарных систем, требующих специальной уста­новки на кухонную мойку и имеющих свой отдельный кран. Производительность таких «мини-фабрик от 5 до 90 литров в сутки для бытовых и от 0,76 до 27 м .для полупромышленных систем доочистки питьевой воды.

В некоторых системах используется 3—4-х ступенча­тые процессы фильтрации (см. рис. 66), объединенные в один узел, производящий качественную питьевую воду. При этом используется различные среды, позволяющие доста­точно эффективно удалять различные загрязнения: со­единения хлора, свинца, органику и т.д.

 

Часть II. Практикум

Говоря об экологических проблемах, мне бы хотелось показать нерациональное использование природных ресурсов на примере такой задачи:

Предположим, что в городе 1 млн. квартир и из-за неисправности водопроводных кранов за 20 секунд вытекает в среднем 10 капель горячей (60 ⁰С) воды. Рассчитайте, какой объём метана (25 ⁰С, 1 атм.) напрасно сжигается на городских тепловых станциях за год. Условия расчета:

·     объём капли 0,2 мл

·     воду нагревают от 10 до 60 ⁰С

·     теплота сгорания метана 880 Дж/моль

·     на нагрев воды идет 86% выделившегося тепла

·     удельная теплоемкость воды 4,2 Дж/г * ⁰С

 

Решение: