Проблема водообеспеченности в мире и источники загрязнения водных ресурсов

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О ВОДЕ:
В 1 см3 морской воды содержится 1,5 грамма белка и немало других питательных веществ.
Загрязненные подземные воды очищаются в течение нескольких тысячелетий.
Человек может обходиться 30 суток без пищи и менее недели без воды.

МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ВОДА
Вода поступает в организм человека не только с пищей и питьем. Вода также образуется в организме вследствие окисления жиров, углеводов и белков, принятых с пищей. Такую воду называют метаболической. Белки, жиры и углеводы окисляются в организме с образованием воды и CO2. Некоторые организмы обходятся лишь метаболической водой и не потребляют ее извне.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ ЦВЕТ ЛЬДА?
Цвет льда зависит от его возраста и может быть использован для оценки его прочности. Океанический лед в первый год своей жизни белый, потому что он насыщен воздушными пузырьками, от стенок которых свет отражается сразу же. Свет внутри льда проходит большой путь, и выходит наружу, имея голубовато-зеленый оттенок. Голубой лед старше, плотнее и прочнее белого «пенистого». Полярные исследователи выбирают для своих плавучих баз, научных станций надежные голубые и зеленые льдины.

Среди регионов мира
Обеспеченность водными ресурсами определяется запасами воды в расчете на одного человека и запасами воды в расчете на один квадратный километр
Среди регионов мира водой наиболее обеспечены Австралия и Океания – 83 тыс. м³ на человека в год. Это связано не столько с обилием воды, сколько с малонаселенностью этой части планеты.

К наиболее обеспеченным водными ресурсами странам мира относятся Суринам, Габон, Канада, Новая Зеландия, Норвегия.
Страны, ощущающие дефицит преснойводы: Кувейт, Ливия, Саудовская Аравия, Израиль, Египет. Во многих из этих стран используются установки по опреснению морской воды.

Мировой океан играет огромную роль:
-его фитопланктон обеспечивает 50 общего объема кислорода.
-Места расселения. Для своих поселений человек издревле выбирал места вблизи водотоков.
Самым дешевый транспортный путь.
В природных водах обнаружены в растворенном состоянии почти все элементы таблицы Менделеева.
Физиологическая потребность человека в воде ( 1.5—3 л/сут.)
-Океаны и моря благодаря большой теплоемкости воды служат аккуму-ляторами тепла и способны изменять погоду и климат на планете.
-Вода является универсальным растворителем для веществ.
Вода — это материал, используемый в промышленности.
Гидроэнергетика - выступает в роли теплоносителя.
Сельскохозяйственная деятельность- орошаемое земледелие.
Водные объекты — это и места отдыха, спорта, туризма.

Использование воды на различные хозяйственные цели в отдельных странах мира (в % к общему водопотреблению)

Водное хозяйство формируется как отрасль хозяйства, занимающаяся изучением, учетом, планированием использования водных ресурсов, охраной. Основная задача водного хозяйства — обеспечение всех отраслей водой в необходимом количестве и соответствующего качества.
По характеру использования водных ресурсов делят на водопотребителей и водопользователей.
Водопотребление подразделяют на возвратное и безвозвратное (потери).
Согласно докладу ООН Беларусь входит в группу из 34 стран, население которых имеет 100-процентный устойчивый доступ к улучшенным источникам воды (по количеству, качеству и близости нахождения источников воды).

Гидроэнергетика
Гидроэнергетика– отрасль промышленности, использующая и преобразующая запасенную потенциальную энергию воды в механическую или тепловую.
Малые ГЭС не имеют многих недостатков, характерных для больших ГЭС, а именно: дорогостоящие, негативное воздействие на окружающую среду.
Крупнейшие ГЭС- Чигиринская и Осиповичская ГЭС.
В настоящее время нет общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции. Наиболее часто к малым ГЭС относят гидроэнергетические установки, мощность которых не превышает 5 МВт. Нижним пределом мощности малых ГЭС принято считать 0,1 МВт.

Ямуна— река в Индии. Является самым крупным притоком Ганга. Это одна из самых загрязненных рек в мире, где 58 % мусора из индийской столицы сбрасывают в реку. Правительством были вложены средств на очистку Ямуны также на Ганг, но как бы они не старались, это бесполезно.

Буриганга — река, протекающая около Дакки, столицы Бангладеш. Считается одной из самых загрязненных рек планеты: воду из реки нельзя не только пить, но даже использоваться для мытья и технических целей.

река, сильно загрязнена нефтяными пятнами.

Река Миссиссипи

Оценка состояния и нормирования качества воды.
В настоящее время в различных странах мира для оценки качества воды установлено более 100 показателей. При оценке степени загрязненности поверхностных вод учитываются: содержание плавающих примесей и взвешенных веществ, запах, привкус, окраска и температура воды, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, состав ПДК ядовитых и вредных веществ, болезнетворных бактерий.
В Беларуси используются нормативы ПДК более 400 вредных веществ в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения, а также более 100 вредных веществ в водоемах рыбохозяйственного назначения.

Индекс загрязнения вод
I - очень чистая вода, (ИЗВ < 0,3)
II - чистая,
III - умеренно загрязненная,
IV - загрязненная,
V - грязная,
VI - очень грязная,
VII - чрезвычайно грязная. (ИЗВ > 10).

ИЗВ определяется по концентрации следующих загрязняющих веществ
-растворенного кислорода (оценивает степень кислородного голодания водных организмов);
азота аммонийного;
азота нитритного;
нефтепродуктов;
фенолов;
БПКп (полная биохимическая потребность в О2). Показатель качества очищенной воды. БПК должна быть 3 мг О2/дм3 при 20°С (т.е. после очищения воды в одном литре должно содержаться 3мг О2 для окисления оставшихся в воде загрязнений).

Миф 5. Родниковую и колодезную воду можно пить без кипячения.
Гарантию чистоты такой воды никто дать не может.

Простейшие фильтры
Ресурс кувшинов составляет 150-400 литров при производительности 0,1-0,5 литра в минуту.
Универсальны: в один и тот же кувшин можно ставить разные картриджи (в рамках одного производителя), в зависимости от того, что нужно сделать – умягчить, удалить железо – выбирается специальная кассета.

Насадка на кран -
Преимущество–малые габариты. Главный минус - малопроизводительны – от 0,2 до 1,5 литра в минуту. Средний ресурс - 300-700 литров или 2-3 месяца, Также не очень удобно регулировать напор воды через фильтр.

Настольные фильтры («на мойку»)
проточного типа. Более продуктивны (до 2 литров в минуту) и имеют высокую степень очистки. Ресурс фильтра составляет 3000-4000 литров в среднем

Фильтры обратного осмоса
Одна или несколько цилиндрических емкостей с различными фильтрующими элементами, а также отдельную накопительную емкость для чистой воды (в среднем 10 л). Большой ресурс, и лучшая степень очистки. Недостатком является высокая стоимость, но поскольку ресурс (до 15000 литров) и производительность фильтра (1,5-5 литров воды в минуту) высоки, то стоимость все же окупается.

Механическая фильтрация
Обеспечивается улавливанием частиц нерастворенных веществ. Проще говоря, вода проходит через своеобразное "сито".

Механический фильтр
механические загрязнения – это окалина, ржавчина, ил и мелкий песок. Фильтр защитит дорогой керамический смеситель от засорения и обеспечит его длительную эксплуатацию. После его установки исчезнет мутность воды

Ионный обмен
Ионный обмен - это специфический случай сорбции, когда поглощение одного иона сопровождается выходом в раствор другого иона, входящего в состав сорбента. Таким образом, происходит замещение «вредных» ионов на «безвредные».

Ионообменные фильтры
наличие в воде растворенного железа, свинца и меди выдают себя металлическим привкусом, красно-коричневыми пятнами на мойке . Это одна из основных проблем воды. Белый налёт на хромированных поверхностях, белые хлопья в кипяченой воде сигнализируют о высокой жесткости воды. Она приводит к повреждению НЭ стиральных машин, но и ведет к мочекаменной болезни. Такой фильтр подойдет и для устранения жесткости воды.

Электрохимическая очистка
Основана на сложных окислительно-восстанови-тельных реакциях, которые происходят в воде при воздействии на нее сильного электрического тока.
Этот способ экономичен, так как позволяет достигнуть высокой производительности при небольших затратах.

Физико-химические фильтры
Если воде присутствуют признаки нескольких загрязнений, задумайтесь о приобретении проточного фильтра для комплексной очистки (многоступенчатый). При этом в каждой ступени очистки будет содержаться компонент, специально предназначенный для той или иной группы загрязнений.

Обратный осмос
Обратный осмос - это очистка воды при помощи мембраны. Система обратного осмоса позволяет получать воду очень высокой степени очистки (близкую к дистиллированной). Обратным осмосом можно удалять из воды даже ионы натрия и хлора.

ХЛОРИРОВАНИЕ (ОКИСЛЕНИЕ) ВОДЫ - ВИДИМО САМОЕ КРУПНОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ 20 ВЕКА
Хлорирование - самый дешевый и действенный метод обеззараживания воды. Попытка отказаться от обработки воды хлором привела к вспышке холеры в Перу в 1991г.
Которое спасло наибольшее количество жизней людей. Впервые хлорирование применено для остановки эпидемии холеры в начале двадцатого столетия в России.

Минская
Станция
аэрации
Сток в аэротенке первой ступени
Сток в третичном отстойнике
(заключительная стадия очистки)

Рассмотрим очистку сточных вод предприятия на примере тракторного завода.
На машиностроительном предприятии воду используют:
для промывки исходных материалов;
для приготовления технологических растворов;
для промывки деталей;
для охлаждения готовой продукции;
для промывки готовой продукции;
наконец, для хозяйственных нужд.
Количество потребляемой воды в сутки очень велико. Забор воды производят из водоемов. 90% воды возвращается в водоем, поэтому вода должна быть очищена.

*
РИСУНОК 1.
СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Методы очистки:
процеживание;
отстаивание;
отделение твердых частиц на центробежных установках;
фильтрование;
Процеживание.
Это первичная стадия очистки производственных сточных вод. Предназначено для выделения из воды крупных нерастворимых частиц (камешки, крупная окалина и др.), а также волокнистых загрязнений. Они могут препятствовать нормальной работе очистных сооружений.
Осуществляется пропусканием воды через решетки.
Решетки устанавливают с зазором 5…25 мм и устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально.
При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться. Это делается, как правило, механически.
Примеси, снятые с решеток, измельчают на специальных дробилках и отправляют на переработку.

*
Отстаивание.
Основано на осаждении витающих твердых частиц из объема жидкости.
Отстаивание осуществляют:
в песколовках;
в отстойниках.
Песколовки применяют для выделения частиц песка, окалины и т.д.
На рисунке 2 представлена схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.
>> методы очистки:
2. отстаивание
в песколовках

Фильтрование.
Фильтрование предназначено для очистки от тонкодисперсных твердых примесей небольшой концентрации. Используется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в окружающую жидкость механических загрязнений.
Используют следующие фильтры:
кварцевый песок;
дробленый шлак;
гравий;
пористая нержавеющая сталь.
Для очистки сточных вод от ферромагнитных примесей (металлические опилки) применяют электромагнитные фильтры,
*
§ 16.2 Очистка производственных вод от твердых частиц
>> методы очистки:
4. фильтрование

Биофильтр
Процесс сорбционной очистки состоит в пропускании жидкости через сосуд, заполненный сорбентом – сорбционный фильтр.

*
Озонирование
Озонирование – это процесс обработки сточной воды озоном. Применяется для очистки воды от цианидов, от тяжелых металлов, от сульфидов и других растворимых примесей.
§ 16.4 Очистка производственных сточных вод от растворимых примесей
>> методы очистки:
6. озонирование

Очистка сточных вод
от органических примесей
осуществляется биологическими методами.
Реализуют:
В естественных сооружениях. Они называются полями фильтрации или биологическими прудами;
Суть очистки в биологических прудах: при фильтровании сточной воды с органическими примесями через слой почвы. Образуется биологически активный слой – пленка. В этом слое возникают микроорганизмы. Задержанные в почве органические вещества в этом биологически активном слое постепенно окисляются. И превращаются в нетоксичные вещества.
Биологические пруды подвергают аэрации для ускорения химических реакций, т.е. в воду подают сжатый воздух.