6.3. Процеси самоочищення водойм і водотоків

Процеси самоочищення у водних екосистемах здійснюються під дією фізичних (розведення, осадження грубодисперсних домішок), фізико-хімічних (коагуляція колоїдних домішок), хімічних (гідроліз, окислювально-відновні реакції) і біологічних факторів. Інтенсивність цих процесів залежить від взаємодії різних природних факторів.

У процесі самоочищення від органічних речовин основна роль належить біологічним факторам, коли під дією певного виду мікроорганізмів і ферментів відбувається мінералізація і окислення органічних забруднень. Визначаючи в чималому ступені стійкість природних сфер до господарських навантажень, що самоочищаються здатність представляють собою суттєвий економічний фактор, що дозволяє регулювати як обсяг шкоди, що завдається середовищі виробництвом, так і розміри витрат екологічного призначення.

Вступники до річки забруднюючі речовини піддаються різним хімічним перетворенням, які умовно можна розділити на гідрохімічні і гідробіологічні. Так, наприклад, органічні речовини окислюються під дією кисню. Це, в свою чергу, перешкоджає утворенню техногенних аномалій в природному шарі. Такі речовини, як СПАР і феноли, які не вступають в звичайних умовах в хімічні реакції, можуть розкладатися тільки в результаті впливу на них мікроорганізмів.

Для фіксованих скидів процес самоочищення найбільш активно буде протікати при наступних умовах:

- забруднення швидко перемішуються і виносяться;

- є достатній для розведення об'єм води;

- більша частина металів не осідає на дно в місці скиду, а переходить в металоорганічні з'єднання і продовжує мігрувати;

- у воді міститься достатня кількість кисню для окислення металів, нафти і органічних забруднювачів;мікроорганізми знаходяться в активному стані і розщеплюють нафту і такі важко піддаються розкладанню речовини, як СПАР і феноли.

Враховуючи це, максимальні значення величин повинні відображати і найкращі відносні здатності до самоочищення.

Протягом усього періоду розвитку життя на Землі відбувається безперервне самоочищення біосфери, зокрема води. Цей процес забезпечується в основному деструктивною діяльністю мікроорганізмів. Мікроби, що живуть у водній товщі, донних відкладеннях, мулах руйнують алохтонне речовина, минерализуют органічні залишки і таким чином очищають воду.

Однак швидка урбанізація, розвиток промисловості, хімізація сільського господарства та побуту супроводжується різким забрудненням природних вод, створює загрозу, а в ряді випадків призводить до загибелі вищої водної фауни і рослинності в деяких природних водоймах. Тому останні кілька десятків років людина свідомо, навмисно і в зростаючих масштабах використовує мікроорганізми-деструктори для очищення стічних вод, як побутових, так і промислових.

6.4. Шляхи захисту водних об'єктів від хімічного забруднення

Основний шлях захисту водних об'єктів від шкідливих впливів промислових виробництв - створення екологічно нешкідливих технологічних процесів і безвідходних, на перших порах маловідходних, хімічних виробництв.

Основні напрями охорони біосфери, які, в кінцевому рахунку, ведуть до створення безвідходної технології, такі:

- розробка і впровадження принципово нових технологічних процесів і систем, що працюють по замкнутому циклу, що дозволяють виключити утворення основної кількості відходів;

- створення безвідходних технологічних систем і водооборотних циклів на базі найбільш ефективних методів очищення стічних вод;

- переробка відходів виробництва і споживання як вторинної сировини;

- створення територіально-промислових комплексів із замкнутою структурою матеріальних потоків сировини та відходів всередині комплексу.

Створення безстічних технологічних систем і водооборотних циклів на базі найбільш активних ефективних методів очищення стічних вод - найважливіше завдання охорони гідросфери і зниження споживання природної води промисловістю. Для вирішення цього завдання в промисловості широко впроваджують системиодооборота. Споживання скорочують шляхом вдосконалення технології і заміни водяного охолодження повітряним. Розроблені системи замкнутого водообігу практично без стоків і витрати свіжої води.

Основні рішення у варіантах комплексних схем очищення і повторного використання стічних вод приблизно однакові і розрізняються лише набором і послідовністю очисних установок у відповідності зі складом стічних вод. Ці рішення наступні: у всіх системах передбачені рецикла стічних вод в основних водоємних виробництвах з наявністю локальних очисних установок на певному щаблі рецикла;в общеочістную каналізацію дозволений скид тільки тих стоків, які неможливо або невигідно повторно використовувати в даному виробництві, але які можна очистити на загальнозаводських очисних установках;всі стічні води розділені на самостійні потоки: господарсько-побутові, забруднені органічними речовинами, сільномінералізованних, слабомінералізовані і зливові.

Господарсько-побутові та забруднені органічними речовинами стоки проходять очистку на спільну біологічних очисних спорудах; слабомінералізовані стоки піддають фізико-хімічної очистки; сільномінералізованних - фізико-хімічної очистки, а потім термічного пресування. Дистилят установок опріснення використовують на ТЕЦ, а розсіл - як сировина для електролізу, або він підлягає захороненню. Для стоків, забруднених особливо токсичними речовинами, що містять біологічно неразлагающихся сполуки, наприклад, «жорсткі» ПАР, або при необхідності строгої коригування складу оборотної води (флотація, електрохімічні виробництва) застосовують локальні прийоми тонкої очистки даного стоку. Для цього розроблені нові методи очищення стічних вод - радіаційні, фотохімічні, зворотний осмос, озонування та ін. Однак для знешкодження локальних стоків, що містять особливо токсичні, трудноразлагаемие з'єднання, найбільш доцільно виключення такого стоку або його скорочення до мінімуму суто технологічними прийомами.

Втовкмачувати цикли одночасно з очищенням води використовують для її охолодження в тих виробництвах, де вода нагрівається. Для цього стічні води після очищення охолоджують у градирнях, теплообмінниках повітряного охолодження або в інших теплообмінних пристроях, після чого знову повертають в цикли.

В останні роки втовкмачувати системи підприємств хімічної промисловості і суміжних галузей забезпечують близько 90% їх загального водоспоживання. Ряд заводів, наприклад, деякі нафтопереробні підприємства в маловодних районах, працюють без скидання стічних вод у водойми, стічні води після біологічного і фізико-хімічної очистки повністю використовують в замкнутому циклі.

Таким чином, радикальним вирішенням проблеми подальшої виробничої діяльності людства без порушення рівноваги в природі є створення безвідходних або маловідходних виробництв, які працюють по замкнутому циклу, без витрати свіжої води. Всі інші напрямки можуть розглядатися або як тимчасові, перехідні, або як елемент безвідходної технології в межах даного підприємства або територіально-промислового комплексу. Безвідходна технологія забезпечує великі економічні вигоди, зокрема, підвищення ефективності капіталовкладень, зниження витрат на очисні споруди, зменшення або ліквідацію вторинного економічного збитку в результаті дії забруднювачів.

Однак введення мало- і безвідходних технологій не вирішує повною мірою проблему хімічного забруднення водних об'єктів. Як було зазначено раніше, в останні роки істотно зріс внесок у забруднення природних вод дифузних джерел, розосереджених по водозбірної території. У зв'язку з цим назріла гостра необхідність розробки екологічно оптимальних методів господарської діяльності та вироблення стратегії управління водними ресурсами заходами на водозборі, спрямованість яких не суперечить принципам,лежать в основі функціонування природних ландшафтів.

Для вирішення зазначених проблем необхідні:

- створення сучасної інформаційної системи, що включає багаторівневий комплексний моніторинг, в тому числі і за джерелами дифузного забруднення водних об'єктів;

- розробка нормативно-правових документів, що визначають відповідальність водокористувача за забруднення водного об'єкта неорганізованими скидами;

- розробка методичних основ формування платежів за неорганізований скид забруднюючих речовин;

- розробка прийомів економічного стимулювання раціонального використання природних ресурсів;

- розробка механізму регулювання міжвідомчих та внутрішньовідомчих відносин, пов'язаних з природокористуванням в річкових басейнах.

Для підтримки стокорегулірующей ролі водозбірних територій, а отже, захисту водних об'єктів від забруднення, замулення та виснаження, необхідне вдосконалення системи регулювання господарської діяльності, а також розробка комплексу організаційно-господарських заходів та інженерно-технічних засобів з більш повним урахуванням місцевих рельєфних, кліматичних і геолого-гідрологічних умов. Необхідно прогнозувати ступінь впливу господарських та водоохоронних заходів на всі компоненти природного середовища: грунтовий покрив, водотоки й водойми, наземні і водні біоценози, природні та природно-антропогенні ландшафти прилеглих територій. Особливу увагу слід приділити розробці методичних основ прогнозування якості поверхневих вод при дифузному забрудненні та визначення науково-обгрунтованих нормативів антропогенного впливу на водозбори водних об'єктів, особливо на водозбори малих річок.