Для сохранения чистоты водоемов проводят различные мероприятия:
– обеспечение полной биологической очистки коммунально-бытовых и промышленных стоков;
– совершенствование технологии промышленного производства с целью сокращения количества сточных вод и снижения загрязнений в них;
– разработку и внедрение маловодной и безводной технологий; внедрение оборотного водоснабжения и расширение повторного использования очищенных сточных вод; рациональное использование удобрений и пестицидов;
– реализацию планов водоохранных мероприятий с учетом перспективного размещения производительных сил.
Для очистки промышленных и коммунальных стоков в настоящее время существуют: механический, физико-химический, химический и биохимический способы очистки.
Для предотвращения попадания удобрений в водные объекты необходимы:
– соблюдение соответствия норм и сроков внесения удобрений с учетом биохимических особенностей почвы;
– дробное внесение удобрений в период вегетации (особенно для почв легкого механического состава);
– внесение удобрений с оросительной водой, что уменьшает их дозу (внесение азотных удобрений при дождевании снижает дозу вдвое);
– применение концентрированных и медленно действующих удобрений (в виде гранул с защитной оболочкой или труднорастворимых удобрений типа конденсатов мочевины), отдающих питательные вещества в почву постепенно, устойчивых к вымыванию;
– исключение хранения удобрений под открытым небом.
Для ограничения поступления пестицидов в водные объекты предусматривают следующие мероприятия:
– совершенствование методов их применения и ограничение использования стойких препаратов (только при сильной зараженности вредителями);
– уменьшение рассеивания пестицидов в окружающей среде (применение очаговой, ленточной или краевой обработки вместо сплошной; расход пестицидов при этом снижается в несколько раз);
– замену пестицидов биологическими методами защиты растений.
Методы улучшения качества природных вод. Природные воды обладают важным свойством – способностью к самоочищению. Процессы самоочищения природных вод происходят под влиянием солнечной радиации, деятельности микроорганизмов и водной растительности, других факторов. Наиболее интенсивно они протекают летом. Самоочищение загрязненных природных вод происходит при многократном (1:7...1:12) их разбавлении чистой водой. Эти процессы в замкнутых водоемах и подземных водах протекают медленно. Полное самоочищение воды Мирового океана, по прогнозам ученых, произойдет только через 2600 лет, а подземных – через 5000 лет. Процессы самоочищения воды протекают в результате ее насыщения кислородом. Под влиянием растворенного кислорода происходят окисление органических веществ и выпадение их на дно водоемов в виде минерального осадка. Наиболее интенсивно вода насыщается кислородом из воздуха на реках с быстрым течением и в водоемах при сильных ветровых волнениях. Этому способствует жизнедеятельность высших водных растений, насыщающих воду кислородом в результате фотохимических процессов фотолиза воды (фотосинтеза) под влиянием солнечной радиации. Наряду с этим качество воды улучшают водные растения за счет поглощения ряда растворенных и дисперсных веществ. К особо благоприятно действующим на процессы биологической очистки воды растениям относятся камыш, рогоз узколистный, тростник обыкновенный, рдест плавающий, роголистник и ряска.
Очищающую способность водных растений используют для очистки сточных вод промышленных предприятий. Для этого создают специальные водные бассейны с тростником и другой болотной и приболотной растительностью.
Реки выносят в моря и океаны огромные массы загрязнений. Однако вода морей остается прозрачной и достаточно чистой благодаря водной растительности и многочисленным живым организмам (ракообразным, моллюскам и червям). Поселения этих организмов, расположенных на одном квадратном метре, фильтруют более 200 м3/сут воды, освобождая ее от загрязнений.
Прибрежные водоохранные зоны. Для защиты водных объектов от неорганизованного стока создают прибрежные водоохранные зоны, позволяющие максимально перевести поверхностный сток в подземный. В прибрежных водоохранных зонах предусматривают лесные полосы для перехвата и перераспределения поверхностного стока, укрепления берегов и частичного извлечения минеральных солей, а также задержания эрозированной почвы и химических препаратов.
Такая зона включает территорию, прилегающую к водному объекту, на которой устанавливают специальный режим для предотвращения загрязнения, засорения и истощения вод, и представляет собой систему лесных полос в сочетании с простейшими гидротехническими устройствами и сооружениями. Лесные мелиорации представляют собой защитные полосы в пределах верхней и средней частей речных бассейнов, создание которых уменьшает поверхностный сток и ослабляет процессы водной эрозии. Число и вид лесных полос определяются климатическими, топографическими, гидрологическими и гидрогеологическими условиями. Лесные мелиорации полевых прудов создают в балках, лощинах, суходолах. В прудах, заполняющихся водами поверхностного стока и подверженных быстрому заилению от поступающих наносов, по периметру устраивают лесную полосу шириной 20...80 м. Ниже делают залуженную полосу шириной 15...20 м для аккумуляции мелких фракций наносов и древесного опада (листва, ветви). В вершине пруда за лесной полосой создают илоуловитель из густопосаженной кустарниковой ивы и поперечных плетней. Подобная лесомелиорация позволяет перевести поверхностный сток в подземный, способствует более равномерному питанию водотока грунтовыми водами в течение года, защищает зеркало водоема от ветров и солнечной радиации, снижает испарение до 50 % и исключает загрязнение воды. Лесомелиорацию рек и речных долин осуществляют для истоков, мелких, средних и крупных рек.
Лесомелиорация на поймах занимает 22 % территории, под лугами и другими видами сельскохозяйственного использования – 75 % и водной поверхностью – 3 %.
Лесомелиорация территории речных долин при средней ширине долины 1,8 км включает: насаждения – 34 %, луга и сельскохозяйственные угодья – 58 %, водная поверхность – 8 % территории.
Крупные реки имеют развитое судоходство и рыбоводство, каскады водохранилищ с гидроэлектростанциями, являются источниками водоснабжения и местами развития рекреационных мероприятий. К неблагоприятным процессам, происходящим в долинах этого звена, для предупреждения поступления твердых выносов с вышерасположенных участков, заносящих русло и сельскохозяйственные угодья на пойме, предусматривают прирусловые полосы. Кустарниковая прибровочная часть полосы шириной 30...70 м из устойчивых к затоплению ив здесь играет кольматирующую роль. Примыкающая к кусатрниковой ленте древоствольная часть полосы шириной 100... 130 м имеет мощную струенаправляющую опушку из трех рядов пирамидального тополя или осокоря. В пойме рек устраивают поперечные кольматирующие и ветроломные полосы, а берега долин укрепляют соответствующими лесными насаждениями или бунами.
В долине рек со средней шириной 5 км лесомелиоративные насаждения составляют 20 %, луга и другие сельскохозяйственные культуры – 74 %, водная поверхность – 6 % от общей площади территории.
Водохранилища на реках подвержены заилению в результате эрозии грунта с берегов как самого водоема, так и притоков, а также действию ветров, усиливающих испарение. Лесомелиорация здесь должна быть направлена на уменьшение эрозионных процессов путем создания кольматирующих лесных полос шириной 100 м через 300 м на затопляемых поймах и лесных полос по берегам русл и долин. Между полосами культивируются луга с хорошо развитым травостоем.
Прибрежные лесонасаждения ослабляют скорость ветра в зоне более 1 км и таким образом снижают высоту и ударную силу волн, уменьшают на 10...30 % испарение, улучшают микроклимат и санитарно-гигиенические условия для населения. Для уменьшения негативных последствий по сформировавшемуся пляжу создают волноломные насаждения.
Искусственная аэрация. Искусственная аэрация позволяет интенсифицировать процессы самоочищения воды. При дефиците в воде растворенного кислорода процессы самоочищения резко сокращаются. Возникает необходимость искусственной аэрации, которую осуществляют специальными аэраторами, пропуском воды через водосливные плотины и впуском воздуха в отсасываемые трубы работающих гидротурбин. При любом способе аэрации требуется затрата или потеря энергии. Эффективность искусственной аэрации оценивают приростом содержания кислорода на 1 кВт∙ч затраченной энергии.
Очистка рек от донных отложений. Хозяйственное использование рек и водосборных площадей приводит к загрязнению и заилению речных русл. Речное русло содержит помимо воды твердые фракции ила.
Водный сток определяют грунтовые, снеговые и дождевые воды, твердые фракции – взвешенные наносы, появляющиеся в результате эрозии грунтов на водосборной площади, образовавшиеся в результате распашки значительных площадей, вырубки лесов, лесонасаждений, нарушения водоохранных зон и т. п. и выпадения органических веществ, образующихся в результате процессов самоочистки водоемов. Взвешенные вещества поступают в водоток также со сточными водами, поверхностным стоком с городских территорий, промышленных площадок, животноводческих комплексов и т. п. Водный сток определяет транспортирующую способность реки, которая способна перемещать потоком взвеси без осаждения и таким образом обеспечивать самоочищение. Нарушение транспортирующей способности водотока является причиной заиления речных русл. Сокращение расхода в реке на 25 % приводит к снижению транспортирующей способности потока в 2 раза.
Скорость течения зависит от расхода и уровня воды в реке. При использовании реки для судоходства или при создании гидротехнических сооружений увеличивается глубина и снижается скорость, а следовательно, падает транспортирующая способность. Это приводит к благоприятным условиям заиления водотока на значительном протяжении. В этом случае речной поток не в состоянии размывать донные отложения и обеспечивать самопромывку русла, что приводит к наносам, заилению и обмелению речного русла. Для поддержания русла в санитарном состоянии производят его очистку. Очистка рек от загрязненных донных отложений входит в систему водоохранных мероприятий. Необходимость в очистке русл устанавливается на данных натурных изысканий по выявлению мест скопления загрязнений.
Параметры процессов очистки русл устанавливаются с учетом физических особенностей загрязненных донных отложений, факторов размыва, транспорта и осаждения взвесей, а также гидравлического сопротивления речного русла. Технологическая схема работ по очистке русла включает технические решения и эксплуатационные мероприятия, предотвращающие повторное заиление и занесение наносами очищенных участков. В связи с большим объемом и высокой стоимостью работ предусматривают гидравлическое моделирование разрабатываемых мероприятий.
Качество воды водотока городской территории определяется с учетом загрязнений низовой границы населенного пункта.
Очистка русла от загрязненных донных отложений производится землечерпательными и землесосными снарядами, а также струйными взмучивающими устройствами с водоструйными насосами. Первоочередной является очистка притоков и верховых участков русла.
Использование стоков животноводческих комплексов. Стоки животноводческих комплексов губительно действуют на водные объекты. Сложность утилизации, трудности обеспечения санитарного состояния навозохранилищ и жижесборников представляют проблему животноводческих хозяйств страны.
В настоящее время используют следующую технологию обезвоживания навозных стоков: жидкий навоз, удаляемый из помещений скребковым транспортером, гидросмывом или гидросплавом, направляют в жижесборники, откуда насосами или самотеком по лоткам подают в отстойники, где навоз хранится полгода. За это время он разделяется на твердый осадок и осветленную часть, поступающую в бассейны суточного регулирования для смешивания с чистой водой. Эту смесь подают в закрытую оросительную сеть для полива кормовых культур.
Защита вод от загрязнения синезелеными водорослями. Цветение воды при интенсивном развитии синезеленых водорослей возникает в результате вмешательства человека в формирование естественных биоценозов (создание водохранилищ, сброс сточных вод и др.).
Для регулирования развития синезеленых водорослей предусматривают следующие мероприятия:
– сокращение притока дополнительных пищевых ресурсов в водоемы за счет ограничения почвенного смыва и повышения качества сточных вод;
– очищение поверхности от водорослевых масс с последующим использованием их в хозяйственных целях;
– удаление иловых отложений, аккумулирующих биогенные элементы и органические вещества, и использование их в качестве удобрений;
– повышение кислородного насыщения придонных слоев воды.
Синезеленые водоросли являются ценным растительным сырьем для получения удобрений. По своему действию они равнозначны навозу, а зачастую и превосходят его. Использование водорослевых масс производят без отделения их от воды с помощью насосов. Иногда перед подачей пульпы на поля ее собирают в отстойники на песчаных участках, которые после кольматации зарастают дикорастущими растениями, что закрепляет их от ветровой эрозии. Синезеленые водоросли используют в качестве технического сырья для бродильной промышленности. Из 1 кг воздушно-сухого вещества получают (г): этилового спирта – 25…120, бутилового спирта – 20...50, ацетона – 6…40. Большое количество в синезеленых водорослях азотсодержащих веществ, в первую очередь белков и аминокислот, позволяет использовать их для кормовых целей. Синезеленые водоросли после специальной обработки (высушивание, кипячение, промывание) могут быть использованы для частичной замены (на 50 %) белка кормового рациона птицы. Эти водоросли богаты витаминами и микроэлементами. Перспективно использование синезеленых водорослей для фармацевтической и парфюмерной промышленности.
Тепловые загрязнения. Тепловое загрязнение вод атомными и тепловыми электростанциями можно уменьшать в результате ограниченного использования естественных водоисточников для охлаждения. Для этой цели создают собственные водохранилища-охладители, брызгальные бассейны или мощные градирни. В отдельных случаях водяные охлаждения заменялись воздушными. В районах с прохладным климатом в водохранилищах-охладителях целесообразно разведение рыбы. Подогрев воды дает существенную прибавку рыбной продукции. Использование растительноядных рыб в таких водоемах предотвратит их эвтрофикацию.
Отходы водного транспорта. Загрязнение вод отходами водного транспорта предотвращают путем сбора отходов с судов на специальные береговые или плавучие приемные пункты для переработки. Такие пункты создаются как в речных, так и в морских портах. Для исключения загрязнения морских вод нефтепродуктами создаются экологически чистые танкеры с двойным корпусом. Зазор между двумя корпусами для холостого хода заполняют балластной водой, не соприкасающейся с нефтью.
Загрязнения атмосферы. Мерами предохранения природных вод от загрязнения через атмосферу должны служить установки газо-, золо- и пылеуловителей и различные устройства для рекуперации отходов.
В целом следует иметь в виду, что даже самые совершенные методы очистки сточных вод смогут лишь отдалить загрязнение природных вод, но не приостановить его, поскольку в экономически развитых районах будут использоваться все водные ресурсы, что вызовет их загрязнение даже при соблюдении норм очистки сточных вод. Поэтому проблема чистой воды может быть решена только путем перевода к замкнутым системам водоснабжения, в которых очистные сооружения должны быть предназначены не для подготовки вод к впуску их в естественные водотоки, а для многократного использования в производственных циклах.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему