ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

Охрана и восстановление водных ресурсов

Очистка загрязненных стоков

Выполнили: учащиеся 11 класса

Губанова Елена

Жукова Анна

Синягина Ксения

Руководитель проекта: Русскова Л.Н.

Спасское. 2013

Оглавление

Введение. 3

Цели и задачи. 4

Содержательная часть. 5

Загрязнение поверхностных вод. 5

Загрязнение подземных вод. 6

Влияние качества воды на человека. 7

Деятельность по защите и сохранению водных ресурсов. 10

Вывод. 13

Заключение. 14

Способы очистки стоков и сточных вод. 14

Механическая очистка стоков и сточных вод. 14

Химическая очистка стоков и сточных вод. 15

Физико-химическая очистка сточных вод. 15

Биологическая очистка стоков. 15

Комбинированная очистка сточных вод. 16

Список используемой дитературы.. 17

Введение

Вода, наряду с энергией и продовольствием, стала одной из основных глобальных проблем человечества.

Проблема дефицита пресной воды становится все актуальней для многих регионов мира. Её обострение связывают с ростом населения, климатическими изменениями и рядом других причин. Однако для многих мест на земном шаре эта проблема не является новой и обусловлена климатическими особенностями, а именно небольшим количеством осадков. К засушливым областям относятся те территории, где выпадает менее 400 мм осадков в год. При таких значениях   невозможно ведение сельского хозяйства без дополнительных источников воды

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в развивающихся странах лишь 25% сельского населения имеют приемлемый доступ (т.е. не требующий значительного времени хождения) к источнику водоснабжения. Территории 36 государств мира включают засушливые области, а территории 11 стран представляют собой на 100% засушливые области (Египет, Саудовская Аравия, Йемен, Джибути и др.). В России к районам, испытывающим дефицит пресной воды, относится Калмыкия, из стран ближнего зарубежья – Крым, Казахстан, Туркмения, Узбекистан.

Основное количество пресной воды потребляется сельским хозяйством, расход на которое почти в два с половиной раза превышают промышленное и коммунальное использование воды. В промышленности использование воды в три раза превосходит ее расход в коммунальном хозяйстве. Начиная с середины XX в. рост водопотребления в мире резко увеличился, практически в 4 раза. В основном связано это было с расширением площади орошаемых земель.

Поэтому мы взяли тему очистки загрязненных стоков, так как в наше время она актуальна; в настоящее время много загрязненных рек, озер, которые мы должны беречь, сохранять их биоразнообразие, так как на здоровье человека в первую очередь влияет здоровье природы.

Работа над проектом по Спасскому району продолжалась в течение трех недель. Над проектом работали ученики 11 класса Губанова Елена, Жукова Анна, Синягина Ксения.

Цели и задачи

Цель проекта:

Сформулировать проблему, обосновать ее актуальность. Собрать необходимый материал по данной теме, а так же изучить загрязненные участки водных ресурсов.

В заключение проекта предложить пути решения очистки сточных вод.

Задачи проекта:

• Реализовать пути решения проблемы.
• Разнообразить методы по очистке водных ресурсов.
• Уменьшить возможности загрязнения вод.
• Привлекать все больше людей к решению данных проблем.

Содержательная часть

Уже в настоящее время недостаток пресной воды испы­тывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоя­щее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

Вмешательство человека в природные процессы затро­нуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых вод­ных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образо­вание растительной биомассы и, следовательно, не возвра­щается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8%, а у таких рек, как Дон, Терек, Урал — на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи и Амударьи на орошение.

Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокра­щаются из-за их загрязнения. Главную опасность представ­ляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйствен­ные и бытовые), поскольку значительная часть использо­ванной воды возвращается в водные бассейны в виде сточ­ных вод.

Загрязнение поверхностных вод

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения 1за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

 Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Новосибирске. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

 Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

 Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК — 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

 Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны — аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий.

 Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

 Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к силь­ному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате пря­мого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, сте­кающей с поверхности обработанных сельскохозяйствен­ных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

 Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фос­фора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концент­рации питательных веществ в почве приводит к наруше­нию биологического равновесия в водоеме.

 Вначале в таком водоеме резко увеличивается количе­ство микроскопических водорослей. С увеличением кор­мовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расхо­дованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняет­ся настолько, что он становится непригодным для суще­ствования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

 Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Эвтрофизация — обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски.

 Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.

Загрязнение подземных вод

 Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

 Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека. Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, не канализированных населенных пунктов. Происходит ухудшение качества воды в результате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров.

 Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота.

 Перечень веществ контролируемых в подземных водах не регламентирован, поэтому нельзя составить точную картину о загрязнении подземных вод.

Влияние качества воды на человека

Конечно, на здоровье человека влияют все компоненты экологической обстановки: загрязнение воздуха, почвы и воды, но качество последней имеет самое важное значение.

Существует высказывание, что большинство болезней человек выпивает с водой. Учитывая, что у большого количества населения нарушен обмен веществ, процессы накопления вредных соединений стали ускоряться, и нередко в 30 лет молодые люди имеют камни в почках, камни в желчном пузыре, онкологические заболевания и другие виды болезней, связанных с качеством воды. Особое место занимают инфекционные заболевания, которыми мы можем заразиться через воду.

Некоторые люди думают, что не на всей территории Нижегородской области существует проблема загрязнения вод. На самом деле, даже в нашем Спасском районе есть водоемы, за которыми требуется особый присмотр, нуждающиеся в очистке.

На территории Спасского района протекает река Урга с притоками Имза, Урынга, Мигинка, Чёрная и Ватраска. Средняя величина годовых ресурсов поверхностных вод района составляет 91000000 кубических метров. Однако главным источником водоснабжения района являются подземные воды, и только на орошение в основном используются речки и пруды. В районе имеются 86 артезианских скважин, большинство которых относятся к муниципальной собственности. Среднегодовой объём забора воды составляет 1230000 кубических метров.

Для того, чтобы выяснить, каким водоемам требуется очистка, а каким - просто поддержание в чистоте, для начала нужно собрать материал о том, какие водоемы наиболее загрязнены.

Ход работы:

1. Мы проводим обследование водоемов Административный центра - Спасского: озера «Монашка», озера «Колхозное», озера «Святое», река «Серюга», озера «Крапивка» и озера «Елань».

По данным таблицы мы видим, что состояние данных водоемов крайне запущенное. Наиболее загрязненными водоемами являются: озеро «Монашка», озеро «Крапивка», озеро «Колхозное» и река «Серюга». Остальные водоемы, а именно озеро «Святое», озеро «Елань», по данным показателям на 2012 год являлись менее загрязненными.

Исходя из этой таблицы мы разработали методы по очищению вод и предложили их главе Администрации Спасского района Т.В.Бирюковой. На нашу просьбу откликнулись и провели глобальное очищение озера «Колхозное». Так же провели некоторые мероприятия: облагораживание мест для отдыха на озере «Святое» и озере «Елань», создание бригад по борьбе с загрязнением берегов наших водоемов, привлечение пришкольного лагеря к чистоте водоемов и очистке их берегов.

Нашей целью было провести их очистку и благоустроить места отдыха, а именно:

• Сбор мусора;
• Установка предупредительных знаков;
• Сооружение мест для отдыхающих (столики, лавочки);
• Установка мусорных баков рядом с водоемами;
• Очистка воды путём извлечения из воды старых шин, бутылок, мусора
• Запрет на мытье автомобилей в водоемах;
• Поддержание и дополнение уровня воды в водоеме.

 По данным на 2013 год из таблицы видим, что показатели степени загрязнения многих водоемов уменьшились. Но на этом мы не собираемся заканчивать нашу деятельность по очистке водоемов. В следующем году мы планируем провести глобальную очистку озера «Монашка».

Мы провели очистку данных водоемов, в результате чего узнали ситуацию «изнутри», выявили способы ее предотвращения, вовлекли в работу по очистке водоемов местную молодежь и получили благодарность от местных жителей.

Таким образом, мы провели исследование, в котором указали степень загрязнения водоемов в Спасском районе, выделили наиболее загрязненные водоемы, и в соответствии с этим, разработали методы очисти данных водоемов. Для тех, которые наиболее загрязнены, были разработаны более глобальные методы очистки. Для других водоемов – менее загрязненных – соответственно другие методы очистки.

Чтобы не повторялись такие ситуации, нужно заблаговременно следить за состоянием водоема и проводить очистку, предотвращая его запущенное состояние.

Работа по очищению данных водоемов проходила вследствие того, что именно эти реки и являются стоками в нашем районе, поэтому за ними нужен наибольший уход.

Деятельность по защите и сохранению водных ресурсов

Мы предлагаем, чтобы районы Нижегородской области, в зависимости от своих возможностей и имеющихся ресурсов, осуществили следующие мероприятия:

1. Защита и сохранение водных ресурсов:
   1. создание и укрепление технических и институциональных возможностей в целях выявления и охраны потенциальных источников водоснабжения в рамках всех слоев общества;
   2. определение потенциальных источников водоснабжения и подготовка национальных водных кадастров;
   3. разработка национальных планов защиты и сохранения водных ресурсов;
   4. восстановление важных, но подвергшихся деградации районов водосбора, особенно на небольших островах;
   5. укрепление административных и законодательных мер в целях предотвращения посягательств на существующие и потенциально пригодные к использованию водосборные площади;
2. Предупреждение загрязнения воды и меры по борьбе с загрязнением:
   1. применение там, где это необходимо, принципа "загрязнитель платит" ко всем видам источников загрязнения, включая санитарно-профилактические меры на промышленных объектах и за их пределами;
   2. поощрение строительства очистных сооружений для бытовых и промышленных сточных вод, а также разработка соответствующих технологий с учетом традиционной местной практики;
   3. установление норм в отношении сброса сточных вод и тех вод, в которые они сбрасываются;
   4. применение мер предосторожности при регулировании качества воды там, где это необходимо, с упором на минимизацию и предотвращение загрязнения посредством использования новых технологий, изменения продукции и производственных процессов, сокращения загрязнения у источника и повторного использования сточных вод, рециркуляции и регенерации, очистки и экологически безопасного удаления сточных вод;
   5. обязательная экологическая экспертиза всех крупных водохозяйственных проектов, способных нанести ущерб качеству воды и водным экосистемам, при одновременной разработке надлежащих мер по ликвидации такого ущерба и усилении контроля за новыми промышленными установками, местами сброса твердых отходов и проектами развития инфраструктуры;
   6. принятие решений в данной области на основе оценки риска и регулирования степени риска и обеспечение выполнения принятых решений;
   7. определение и применение наиболее рациональных с экологической точки зрения и относительно недорогостоящих методов с целью предупредить распространение загрязнения, а именно путем ограниченного, рационального и планомерного использования азотных удобрений и других агрохимикатов (пестицидов, гербицидов) в сельскохозяйственной практике; поощрение и стимулирование использования должным образом обработанных и очищенных сточных вод в сельском хозяйстве, аквакультуре, промышленности и других секторах;
3. Разработка и применение экологически чистой технологии:
   1. контроль за сбросом промышленных отходов, включая использование малоотходных производственных технологий и рециркуляцию воды, на комплексной основе и путем принятия мер предосторожности с учетом всестороннего анализа жизненного цикла;
   2. очистка и безопасное повторное использование коммунально-бытовых сточных вод в сельском хозяйстве и аквакультуре;
   3. разработка биотехнологии, в частности для обработки отходов, производства биоудобрений и т.д.;
   4. разработка соответствующих методов борьбы с загрязнением вод с учетом обоснованной традиционной и местной практики;
4. Защита подземных вод:
   1. разработка сельскохозяйственных методов, которые не приводят к деградации подземных вод;
   2. применение необходимых мер в целях уменьшения последствий вторжения соленых вод в водоносные слои малых островов и прибрежных равнин в результате повышения уровня моря или чрезмерной эксплуатации прибрежных водоносных слоев;
   3. предотвращение загрязнения водоносных слоев путем регулирования проникающих в почву токсичных веществ и создания водоохранных зон в районах подпитывания и забора подземных вод;
   4. проектирование и эксплуатация мусорных свалок на основе надежной гидрогеологической информации и экологической экспертизы с использованием наиболее целесообразной и наилучшей имеющейся технологии;
   5. содействие принятию мер по повышению безопасности и сохранности районов расположения скважин и их устьев в целях сокращения количества биологических патогенов и вредных химикатов, проникающих в водоносные горизонты в этих районах;
   6. проведение, по мере необходимости, мониторинга качества поверхностных и подземных вод, на которые могут отрицательно влиять места захоронения токсичных и опасных материалов;
5. Защита водных экосистем:
   1. оздоровление загрязненных и деградировавших водоемов с целью восстановления водной среды и экосистем;
   2. программы восстановления для сельскохозяйственных земель и для других пользователей с учетом эквивалентных мер по защите и использованию ресурсов подземных вод, имеющих важное значение для продуктивности сельского хозяйства и биоразнообразия тропических районов;
   3. сохранение и защита с учетом социально-экономических факторов водно-болотных угодий (по причине их экологической значимости для многих видов в качестве их местообитания);
   4. борьба с вредными акватическими видами, которые могут уничтожать некоторые другие обитающие в водной среде виды;
6. Защита живых ресурсов пресных вод:
   1. контроль и мониторинг качества воды с целью обеспечения устойчивого развития рыболовства во внутренних водах;
   2. защита экосистем от загрязнения и деградации с целью обеспечения развития проектов аквакультуры в пресных водах;
7. Контроль и наблюдение за водными ресурсами и водами, в которые сбрасываются отходы:
   1. создание сетей мониторинга и постоянного контроля за водами, в которые поступают отходы, а также за точечными и рассеивающими источниками загрязнения;
   2. поощрение и более широкое проведение экологических экспертиз географических информационных систем;
   3. наблюдение за источниками загрязнения с целью обеспечения их большего соответствия нормам и положениям в этой области, а также для регулирования выдачи разрешений на сброс отходов;
   4. контроль за использованием в сельском хозяйстве химических веществ, которые могут оказать вредное воздействие на окружающую среду;
   5. рациональное землепользование с целью предупреждения деградации земель, эрозии и заиливания озер и других водоемов;
8. Разработка национальных и международных правовых документов, которые могут потребоваться для сохранения качества водных ресурсов в первую очередь для следующих целей:
   1. мониторинга и контроля за загрязнением национальных и трансграничных вод и его последствиями;
   2. контроля за переносом загрязнителей на большие расстояния через атмосферу;
   3. контроль за случайными и/или произвольными сбросами в национальные и/или трансграничные водоемы;

8.4    проведения экологических экспертиз.

Вывод

Эффективная защита водных ресурсов и экосистем от загрязнения требует значительного увеличения имеющихся в настоящее время у значительного числа стран возможностей. Программы управления качеством воды требуют определенного минимального объема инфраструктуры и персонала для поиска и реализации технических решений и осуществления регламентирующих действий.

Одна из ключевых проблем нашего времени и будущего — непрерывное функционирование и содержание этих средств. В ряде областей необходимо безотлагательно принять меры, чтобы предотвратить дальнейшее нанесение ущерба ресурсам, образовавшимся в результате предыдущих капиталовложений.

Мы сформулировали проблему, обосновали ее актуальность. Собрали необходимый материал по данной теме, а так же изучили загрязненные участки водных ресурсов.

В заключение проекта предложили пути решения очистки сточных вод.

Заключение

Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении. Китайская пословица гласит: "Если мы не изменим курс, то можем прийти туда, куда направляемся". Если не изменить направление движения, многие районы, в том числе и наш, будут по-прежнему испытывать нехватку воды, многие люди будут по-прежнему страдать, будут продолжаться конфликты из-за воды и новые площади ценных сильно увлажненных земель будут уничтожены.

Несмотря на то, что кризис с пресной водой кажется неизбежным во многих районах, где сейчас наблюдается ее нехватка, в других районах эту проблему еще можно решить, если соответствующие политика и стратегии будут сформулированы, согласованы и реализованы в самое ближайшее время. Международное сообщество уделяет повышенное внимание мировым проблемам, связанным с водой, и целый ряд организаций предоставляют финансовые средства и помогают управлять предложением и спросом на водные ресурсы. Возникает все больше механизмов, которые обеспечивают более справедливое распределение этих ресурсов. Страны, расположенные в районах с традиционной нехваткой воды, вводят более совершенные тарифные механизмы, развивают общественные системы управления водными ресурсами и переходят к режимам управления водосборными и речными бассейнами. Между тем, число и масштаб таких проектов должны быть существенным образом увеличены.

То, что мы обычно делаем, не всегда надежно. Для более эффективного результата мы предлагаем не только ручной труд, но и разработанные технические оборудования, благодаря которым очистка будет происходить не только быстрее, но и интенсивнее.

Список используемой литературы

1. Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. «Экология».
2. http://www.aqms.ru/kompany/articles/art11.html
3. Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.
4. http://www.orvt.ru/index.html
5. http://www.econature.ru/recover.html
6. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения / Под ред. И.К. Гавич. — М.: Агропромиздат, 1985.
7. http://ru.wikipedia.org/wiki/Нижегородская_ГЭС
8. Журнал «Инженерная экология», №1, 1999 г.
9. Н.А. Агаджанян, В.И. Торшин «Экология человека» - ММП «Экоцентр», КРУК 1994
10. Бернард Небел «Наука об окружающей среде» (В 2-ух томах), «МИР» М. 1993
11. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сточные_воды