Загрязнение вод. Все загрязняющие вещества, в том числе антропогенного, техногенного происхождения, поступающие в природные воды, вызывают в них различные качественные изменения, основные из которых следующие:
изменение физических свойств (нарушение прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т. п.);
изменение химического состава, в частности появление в воде вредных веществ;
появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне;
сокращение количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ;
появление бактерий и других микроорганизмов, в том числе и болезнетворных.
Загрязнение природных вод приводит к тому, что они оказываются непригодными для питья, купанья, а иногда и для технических нужд. Особенно пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы, обитающие в воде.
Вредное воздействие на воды оказывают нефть и ее производные. Они не только образуют на поверхности рек и водоемов пленки, но и отложения на дне. Даже незначительное содержание нефти (0,2-0,4 мг/л) сопровождается появлением специфического запаха, который не исчезает после хлорирования и фильтрования воды. Присутствие в воде нефтепродуктов особенно негативно влияет на рыб, вызывая их массовое заболевание и гибель. При содержании в воде более 0,1 мг/л нефти мясо рыб приобретает неустранимый при технологических обработках привкус и специфический запах.
Большую опасность представляют фенольные соединения, содержащиеся в сточных водах различных предприятий. Обладая сильными антисептическими свойствами, фенольные воды нарушают биологические процессы, происходящие в воде, придавая ей резкий, неприятный запах и ухудшая условия воспроизводства водной фауны.
В последние годы отмечается загрязнение вод синтетическими поверхностно-активными веществами (СПАВ), которые содержатся в сточных водах некоторых производств. СПАВ придают воде привкусы и запахи, образуют стойкие скопления пены и ухудшают ее биохимические свойства. Уже при небольших концентрациях СПАВ в воде прекращается рост водорослей и другой растительности.
Спуск в природные источники теплых вод от различных энергетических установок приводит к интенсификации испарений и сопровождается увеличением минерализации. Одновременно происходит накопление органического вещества с последующим его разложением. Следствием этих процессов является уменьшение содержания в воде растворенного кислорода, что отрицательно сказывается на флоре и фауне.
Значительный ущерб водотокам причиняют молевой сплав леса и сбрасывание древесных отходов в виде опилок и коры. Помимо непосредственного повреждения рыб и их нерестилищ бревнами, сучьями и ветками, в воду выделяются смола и другие вредные вещества. Эти продукты медленно разлагаются в воде, поглощая кислород и вызывая гибель рыб и их икры.
Наибольшую опасность для природных вод, здоровья людей, животных и рыб представляют различные радиоактивные отходы. В организмах растений, рыб и животных происходят процессы биологической концентрации радиоактивных веществ. Мелкие организмы, содержащие эти вещества в небольших дозах, поглощаются более крупными, в которых возникают уже опасные концентрации. Поэтому в настоящее время все сточные воды с повышенной радиоактивностью сливаются в специальные подземные резервуары или закачиваются в глубокие бессточные бассейны. Существуют и другие более совершенные методы захоронения радиоактивных отходов, предупреждающие загрязнение природных вод.
Самоочищение вод. Открытые водоемы почти непрерывно подвергаются разнообразным загрязнениям. Однако в крупных водоемах резкого ухудшения качества воды не наблюдается. Это объясняется тем, что вода рек, озер и т. д. обладает способностью самоочищаться от взвешенных частиц, органических веществ, микроорганизмов и других загрязнений. Процесс самоочищения открытых водоемов протекает под влиянием разнообразных факторов, которые действуют одновременно в различных сочетаниях.
К числу таких факторов следует отнести: гидрологические - разбавление и смешивание попавших загрязнений с основной массой воды; механические - осаждение взвешенных частиц; физические - влияние солнечной радиации и температуры; биологические - сложные процессы взаимодействия водных растительных организмов с составными частями поступающих стоков; химические - превращение органических веществ в минеральные (т. е. минерализация).
При поступлении сточных вод в водоем происходят смешивание стоков с водой водоема и снижение концентрации загрязнений. Кроме того, взвешенные минеральные и органические частицы, яйца гельминтов и микроорганизмы частично осаждаются, вода осветляется и становится прозрачной.
В процессе самоочищения происходит отмирание сапрофитов и патогенных микроорганизмов. Они погибают в результате обеднения воды питательными веществами; бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей солнца, которые проникают в толщу воды более чем на 1 м; влияния бактериофагов и антибиотических веществ, выделяемых сапрофитами; неблагоприятных температурных условий; антагонистического воздействия водных организмов и других факторов. Процессы самоочищения воды протекают более интенсивно в теплое время года и в проточных водоемах - реках.
Существенную роль в процессах самоочищения воды играют так называемые сапрофитная микрофлора и водные организмы. Некоторые представители микрофлоры водоемов обладают антагонистическими свойствами к патогенным микроорганизмам, что приводит к гибели последних.
Простейшие водные организмы, а также зоопланктон (рачки, коловратки и др.), пропуская воду через свой кишечник, уничтожают огромное количество бактерий. Бактериофаги, попавшие в водоем, также оказывают воздействие на болезнетворные организмы.
Одним из важных процессов самоочищения воды является минерализация органических веществ, т. е. образование минеральных веществ из органических под воздействием биологических, химических и других факторов. При минерализации в воде снижается количество органических веществ, наряду с этим может окисляться и органическое вещество микробов, а следовательно, часть бактерий гибнет.
Первым минеральным продуктом окисления азотсодержащих органических веществ является аммонийный ион или аммиак. Аммиак, как правило, при наличии окислителей переходит в нитриты, но эти закисные соединения очень нестойки и при наличии кислорода окисляются до нитратов, которые являются конечным веществом при минерализации органических азотсодержащих продуктов.
Окисление жиров, клетчатки углеводов в основном идет в воде с интенсивным образованием углекислого газа.
Доказательством органического происхождения азотсодержащих минеральных веществ служат высокая окисляемость воды, почти полное отсутствие растворенного кислорода, наличие хлоридов, сульфатов, фосфатов и др.
Хорошая аэрация воды (обогащение кислородом) обеспечивает активизацию окислительных, биологических и других процессов, способствуя очищению воды.
Скорость самоочищения воды зависит от следующих основных условий: количества загрязнений, поступивших в водоем; глубины водоема и скорости течения воды; температуры воды; количества растворенного в воде кислорода; состава микрофауны и флоры воды и т. д. Однако необходимо помнить, что способность водоемов к самоочищению ограничена.
Соединения свинца, меди, цинка, ртути, которые могут попасть в водоемы со стоками, оказывают токсическое действие на организм животных, а также замедляют процессы самоочищения воды и ухудшают ее органолептические свойства.
В небольших водоемах при значительном количестве загрязнителей белкового характера в воде могут накапливаться промежуточные вещества их распада (сероводород, нитриты, диамины и т. д.), обладающие высокой токсичностью.
Самоочищение подземных вод происходит благодаря фильтрации через почву и за счет процессов минерализации.
Открытые водоемы почти непрерывно подвергаются разнообразным загрязнениям. Однако в крупных водоемах резкого ухудшения качества воды не наблюдается. Это объясняется тем, что реки, озера, водохранилища под влиянием многообразных физико-химических и биологических процессов обладают способностью самоочищаться от взвешенных частиц, органических веществ, микроорганизмов и других загрязнений.
Процесс самоочищения открытых водоемов протекает под влиянием разнообразных факторов, которые действуют одновременно в различных сочетаниях.
К числу таких факторов относятся: гидрологические - разбавление и смешивание попавших загрязнений с основной массой воды; механические - осаждение взвешенных частиц; физические - влияние солнечной радиации и температуры; биологические - сложные процессы взаимодействия водных растительных организмов с составными частями поступающих стоков; химические - превращение органических веществ в минеральные (минерализация).
В процессе самоочищения происходит отмирание сапрофитов и патогенных микроорганизмов. Они погибают в результате обеднения воды питательными веществами, бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей солнца, которые проникают в толщу воды более чем на
- м, влияния бактериофагов и антибиотических веществ, выделяемых сапрофи- тами, неблагоприятных температурных условий, антагонистического воздействия водных организмов и других факторов. Процессы самоочищения воды протекают более интенсивно в теплое время года, а также в проточных водоемах - реках. Малопроточные водоемы (пруды, озера, водохранилища) самоочищению подвергаются значительно меньше, так как в них замедлен ток воды, а взвешенные частицы оседают на дно, в результате чего происходит заиливание водоема и ухудшение качества воды.
При сильном загрязнении водоемов бытовыми промышленными сточными водами процессы самоочищения обычно замедляются и даже полностью прекращаются. Промышленные сточные воды вносят в водоем значительные количества различных химических веществ, которые ухудшают органолептические свойства воды и придают ей неприятный привкус, запах (хлорбензол, дихлорэтан, стирол, нефть и др.), а также влияют на биологические и химические процессы самоочищения воды (ацетон, метанол, этилен- гликоль и др.).
Существенное значение в процессах самоочищения воды имеют так называемые сапрофитная микрофлора и водные организмы. Некоторые представители микрофлоры водоемов обладают антагонистическими свойствами к патогенным микроорганизмам, что приводит к гибели этих микробов.
Наибольшим антимикробным действием характеризуются простейшие. Пожиратели микробов - бактериофаги, попавшие в водоем, также оказывают воздействие на патогенные, болезнетворные микроорганизмы.
Под влиянием естественных факторов открытые водоемы (реки, озера и водохранилища), как и почва, обладают способностью освобождаться от попавших в них загрязнений. В реках для самоочищения необходим пробег воды не менее 15 км от места загрязнения при условии отсутствия новых загрязнений на пути течения воды. Быстрота самоочищения зависит от многоводности, скорости течения воды и ветра, способствующих перемешиванию воды в водоеме. В озерах и водохранилищах вода очищается тем интенсивнее, чем больше по объему сами источники. В мелких водоемах процессы самоочищения выражены крайне слабо.
Самоочищение воды происходит в результате механических, физико-химических и биологических процессов. При этом поступившие загрязнения разбавляются водой водоема, взвешенные в воде вещества постепенно осаждаются на дно, а органические вещества подвергаются окислению за счет растворенного в воде кислорода. При этом аэробные процессы происходят преимущественно в верхних слоях водоема, а анаэробные - на дне
Рис. 6
водоема, куда кислород воздуха не поступает. В итоге этих процессов органические вещества, распадаясь на менее сложные, постепенно минерализуются.
Процесс минерализации органических веществ в воде и конечные продукты расщепления белкового субстрата показаны на рис. 6.
Процессам самоочищения воды способствуют также питающиеся бактериями простейшие, коловратки, рачки, моллюски и некоторые растительные организмы, которые питаются органическими веществами. С санитарной точки зрения самоочищение воды весьма полезное явление в природе. Однако этот процесс у открытых водоемов небезграничен - при сильном и постоянном загрязнении самоочищение воды становится недостаточным. Это часто наблюдается при бесконтрольном выпуске хозяйственно-фекальных и промышленных сточных вод в водоемы, что вызывает значительное скопление гниющего ила, появление токсических химических соединений, развитие полисапробной флоры и массовый мор рыбы.
В практической работе возникает необходимость определить давность загрязнения водоисточников органическими отбросами. Для этого можно пользоваться следующей шкалой:
Если в воде обнаруживается только аммиак органического происхождения, то это свидетельствует о свежем загрязнении (чаще мочой или калом). Органическое происхождение аммиака подтверждается наличием в воде одновременно таких важных показателей, как низкий коли-титр, повышенная ее окисляемость и общая жесткость.
При обнаружении в воде, помимо аммиака, хлоридов указывает на то, что загрязнение водоема произошло сравнительно недавно, потому что хлориды обычно появляются при разрушении белковых веществ вслед за аммиаком.
Наличие в одной и той же пробе воды аммиака, хлоридов и азотистой кислоты (нитритов) дает основание считать, что процесс разложения органических веществ находится в разгаре.
Появление в воде помимо аммиака, хлоридов, азотистой кислоты, еще и солей азотной кислоты (нитратов) свидетельствует о том, что от момента загрязнения прошел значительный период времени, но имеет место свежее загрязнение.
Наличие в воде хлоридов, азотной и азотистой кислот указывает на то, что свежего загрязнения нет, а продолжается процесс минерализации органических веществ.
Если с момента загрязнения воды органическими веществами прошел длительный срок, то в ней могут быть обнаружены только азотистая и азотная кислоты. Наличие в воде только солей азотной кислоты говорит о том, что процесс минерализации закончился полностью и воду можно использовать для поения животных.
4.8.
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ
Вода, используемая в сельскохозяйственных предприятиях и фермерских хозяйствах, может оказаться не отвечающей некоторым требованиям СанПиН
- 1074-901, утвержденным Главным государственным санитарным врачом РФ
- г., для централизованного водоснабжения, и СанПиН 2.1.4. 1176-02, утвержденным Главным санитарным врачом РФ 26.11.2002 г., для нейтрализованного водоснабжения, а также ветеринарно-санитарным и гигиеническим нормативам.
Мероприятия по улучшению органолептических свойств воды. В практике водоснабжения животноводческих ферм и фермерских хозяйств среди мер, направленных на улучшение качества воды, очистки ее от различных примесей, применяют отстаивание, коагуляцию и фильтрацию.
Отстаивание - водой заполняют специальные закрытые подземные емкости (чаще железобетонные бассейны) на 4-8 часов. За это время грубые взвешенные частицы и часть микроорганизмов (до 60-70%) оседают на дно резервуара, и вода становится прозрачной.
В условиях сельскохозяйственного производства воду отстаивать можно и в открытых водоемах, водохранилищах, запрудах, если они хорошо охраняются от загрязнения.
Коагулирование воды и осаждение взвесей - это реагентный метод улучшения качества воды с помощью специальных веществ - коагулянтов. Наиболее часто применяют неочищенный сернокислый алюминий Л12(804 18Н20), содержащий 33% безводного сернокислого алюминия, до 23% нерастворимых примесей. В настоящее время изготовляют очищенный глинозем, содержащий не более 1% нерастворимых примесей. Для коагуляции используют также железный купорос (Ре804-7И20), который образует в воде гидрозакись железа, хлорное железо (БеС12), хорошо растворимое в воде и образующее крупные быстро оседающие хлопья гидроокиси железа, алюминат натрия (КаЛ102). Более высокие результаты осаждения получаются при одновременном использовании хлорного железа в смеси с сернокислым алюминием и известью. Процессы обработки воды с применением реагентов протекают более интенсивно и сопровождаются более высокой эффективностью. Если для осаждения массы взвешенных веществ реа- гентным методом необходимо 2-4 часа, то безреагентный метод может потребовать несколько суток. Дозу коагулянта определяют в зависимости от мутности воды от 30 до 200 мг/л. Добавляют его в виде порошка или в виде 2-5%-ного водного раствора.
Учитывая недостаточный эффект обработки воды минеральными коагулянтами, в последнее время начали использовать флокулянты - активированную кремниевую кислоту, полиакриламид (ПАА) и др.
Фильтры и фильтрация воды. Кроме очистки воды от механических примесей, с помощью фильтров получают прозрачную, бесцветную воду, количество микроорганизмов в ней уменьшается на 60-95%, а кишечных палочек - на 9099%.
По характеру (виду) фильтрующей основы фильтры подразделяют на сетчатые (микрофильтры, микросита), каркасные или намывные и наиболее распространенные зернистые (песчаные, антрацитовые). Размеры частиц фильтрующего материала, а также толщина слоя позволяют зернистые фильтры подразделить на медленные (0,1-0,3 м/ч), скорые (512 м/ч) и сверхскоростные (36-100 м/ч).
Все виды кондиционирования чаще всего касаются нормализации минерального состава воды. Делят их на две группы: 1) удаление из воды избыточных количеств солей и газов - умягчение, обес- соливание и опреснение, обезжелезивание, обесфторивание, удаление марганца, кремниевой кислоты, дегазация и др.; 2) добавление к воде специальных солей с целью улучшения органолептических свойств воды или повышения содержания в ней микроэлементов (фтор и пр.). К более распространенным методам улучшения качества питьевой воды относятся следующие. Метод ионного обмена, который основан на пропускании воды через ионитные фильтры (аниониты и катиониты), установки из специальных нерастворимых зернистых материалов (ионообменные смолы), обладающие свойством обмениваться входящими в их состав ионами на ионы, содержащиеся в фильтруемой воде. Умягчение воды - полное или частичное удаление из воды катионов кальция и магния. Последнего достигают как реагентным методом ионного
обмена, так и термическим. Фторирование воды применяют в отдельных зонах (биогеохимических провинциях) нашей страны, где отмечают недостаток микроэлемента фтора. Данный метод предложен с целью уменьшения заболеваемости кариеса зубов. При повышенном содержании фтора делают дефторирование воды с помощью гидроокиси алюминия или магния или трикальцийфосфата, осаждающих фтор.
При малейшем подозрении на инфицирование воды ее необходимо тщательно проверить и, если нужно, обеззаразить. Все виды обеззараживания воды делят на две группы: реагентные и без- реагентные.
Реагентные методы обеззараживания воды. Из этих методов наиболее распространенным считается хлорирование питьевой воды. Проводится оно с помощью газообразного хлора, гипохлоритов и хлорной извести. Бактерицидное действие указанных веществ принадлежит хлорноватистой кислоте (НОС1 и ее гипохлорит- ному иону (ОСГ), который в водной среде может образовывать НОС1. Кислота проникает через оболочку бактериальной клетки и нарушает функцию ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные процессы, обеспечивающие данную клетку энергией. Процесс образования бактерицидно действующих соединений хлора при использовании его в разных видах можно видеть из следующих реакций: при растворении хлора в воде происходит реакция С12 + Н20 = НОС1 + Н* + + СГ, гидролиз хлора дает 99,9% НОС1 при 0°С и 99,97% при 25°С.
В производственных условиях для хлорирования воды нередко применяют хлорную известь с содержанием активного хлора от 35 до 39%. Так как в процессе хранения активность хлорной извести может снижаться, то перед использованием необходимо определять в ней наличие активного хлора. 
На водопроводных станциях хлорирование осуществляется газообразным способом с помощью специальных аппаратов - хлораторов (рис. 7).
При хлорировании воды систематически контролируется эффективность обеззараживания. Для этого в хлорируемой воде в течение суток ежечасно определяют остаточный хлор и ежесуточно - титр кишечной палочки. Последний в хлорированной воде должен быть не менее 300 мл. Доза хлора зависит от состояния заражения воды. Она считается достаточной, если в воде после хлорирования будет содержаться не более 0,4 мг/л, но не менее 0,2 мг/л.
В процессе обеззараживания воды следует иметь в виду, что действие хлора достигается только в том случае, если достаточно точно в лаборатории определена доза хлорпоглощаемости или хлорпотребности воды. В случае опасного заражения воды ее обрабатывают большими дозами хлора суперхлорирование, а избыточную
дозу хлора устраняют дехлорированием. Последнее чаще всего осуществляют после соответствующих расчетов 0,5%-ными растворами серноватистокислого (гипосульфита) или сернокислого натрия.
Кроме хлорирования из реагентных способов обеззараживания воды приме
няют также обеззараживание ее с помощью озона, йода и ионов серебра.
Безреагентные методы обеззараживания воды включают ультрафиолетовое облучение, обработку ультразвуком, гамма-излучением и др. У Ф-обл учение обеспечивает надежное обеззараживание воды, которое достигается биологически активной частью ультрафиолетового спектра. Многими исследованиями установлено, что наиболее активным воздействием на бактерии обладают лучи с длиной волны 295-200 миллимикрон.
Для обеззараживания воды с помощью УФ-лучей используют ртутно-кварцевые лампы высокого давления марок типа ПРК (прямые ртутно-кварцевые), БУВ-60.
Обеззараживание воды ультразвуком основано на бактерицидном действии этого физического фактора путем механического разрушения бактерий в ультразвуковом поле. Что касается обеззараживающего действия гамма-излучений, то, как сообщает С. Н. Черкинский (1974), при соответствующей мощности дозы микро организмы погибают весьма быстро. Од нако этот способ требует особых условий
К числу безреагентных методов обез зараживания воды относят и кипячение Это простой и весьма надежный метод позволяющий обезвреживать небольшое количество воды. 
б 7
Самоочищение воды водоемов - это совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального (фонового) состояния водного объекта. Решающая роль при самоочищении принадлежит биологическим и физико-химическим процессам; последние преобладают при наличии в воде токсичных веществ, угнетающих биологические процессы. Самоочищающая способность реки зависит также от скорости речного потока, химического состава воды, ее температуры, массы взвешенных веществ, донного осадка, ила и др. Один из основных факторов самоочищения (снижение концентрации загрязнений)-это разбавление, хотя при этом имеет место снижение интенсивности процесса самоочищения.[ ...]
Самоочищение воды происходит не только на земледельческих полях орошения и полях фильтрации, но и в самом русле реки. Здесь протекают биохимические и физико-химические процессы, благодаря которым восстанавливаются химические и биологические качества воды. Сточная жидкость и нечистоты, попадая в водоемы, разбавляются водой. Часть микробов оседает на дно и там разрушается. Болезнетворные бактерии гибнут под влиянием света, неблагоприятной для них температуры, бактерицидного действия растворенного в воде кислорода. Огромное количество бактерий пожирают одноклеточные простейшие, рачки и другие зоопланк-тонные организмы.[ ...]
Самоочищение воды открытых водоемов от бактериальных загрязнений происходит за счет сложного комплекса физических, химических и биологических факторов, чему способствует разбавление загрязнений большой массой воды, перемешивание, оседание взвесей, влияние солнечного света, аэрация и т. п. Под влиянием биохимических процессов, протекающих в воде, в особенности окислительных, погибают патогенные микробы. Бактерии, кроме того, уничтожаются простейшими, которые заглатывают их как. пищу. Разрушающе действуют на бактерии также бактериофаги, микробы-антагонисты и антибиотики биологического происхождения
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 произойдет только через 2600 лет, а подземных - через 5000 лет.[ ...]
Самоочищение воды от нефти - многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время.[ ...]
Состав воды природных поверхностных источников непостоянный. В них непрерывно происходят процессы окисления, восстановления, осаждения крупных и тяжелых частиц, а также биохимические процессы, приводящие к самоочищению воды. Очень сильно изменяется состав поверхностных вод суши по сезонам года, а также эпизодически в результате атмосферных осадков. Минерализация подземных вод, особенно глубоко залегающих, подвержена значительно меньшим колебаниям.[ ...]
Состав воды природных источников непостоянный. В ней непрерывно протекают процессы окисления, восстановления, осаждения крупных и тяжелых частиц, а также ряд биологических процессов, приводящих к самоочищению воды.[ ...]
Процесс самоочищения воды осуществляется в этих случаях за счет жизнедеятельности различных групп почвенных организмов- бактерий, грибов, водорослей, простейших, червей и членистоногих; на поверхности почвенных комочков образуется биологическая пленка.[ ...]
Процесс самоочищения воды водоема от загрязнений проф. С. Н. Строганов делит на две стадии: 1) перемешивание загрязненной струи со всей массой воды, т. е. явление чисто физическое; 2) самоочищение в собственном смысле слова, т. е. процессы минерализации органических веществ и отмирания внесенных в водоем бактерий.[ ...]
Качество воды подземных водоисточников при их использовании для хозяйственно-питьевых целей без очистки и обеззараживания должно соответствовать нормативам ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая», санитарно-микробиологический анализ выполняют методами, изложенными в ГОСТ 18963-73. Для оценки процесса микробного самоочищения в подземных водах определяют всю группу кишечных палочек, включая и лактозоотрицательные, и дополнительно энтерококки, длительно выживающие в подземных водах в условиях низких температур. Отсутствие фагов кишечных палочек может быть в этом случае надежным индикатором самоочищения вод от энтеровирусов (Е. И. Моложавая и др., 1976).[ ...]
Если сточные воды отводятся в водоем или в населенную живыми организмами почву, то упомянутые процессы происходят естественным путем. Живые организмы, отыскивающие себе питание в загрязненных сточных водах, имеются повсеместно. С увеличением количества питательных веществ их число быстро возрастает, а при израсходовании запасов питания они отмирают. Поскольку сброс сточных вод в водоемы происходит не однократно, а, как правило, носит регулярный характер, то можно считать, что микроорганизмы, находящиеся в наших водоемах, всегда обеспечены необходимыми питательными веществами. После того как загрязнения сточных вод подвергнутся разложению и расщеплению в результате многообразных физических, химических и биологических процессов, они постепенно уносятся вниз от места выпуска сточных вод. Мы называем этот процесс самоочищением водоема. Другими словами, самоочищение воды в реке или озере представляет собой возврат воды в естественное, первоначальное состояние, которое было нарушено в результате сброса в нее сточных вод.[ ...]
Интенсивность самоочищения вод от поступивших в них нефтепродуктов в значительной степени зависит от температуры: при 20-25°С за 20 суток окисляется 50-80% от общего количества поступившей в воду нефти, тогда как при 5 °С лишь 10-20% Часть содержащейся в воде нефти и продуктов ее разложения сорбируется донными отложениями, причем наибольшей сорбционной способностью обладают глинистые илы.[ ...]
Главный механизм самоочищения воды от отдельных групп органических веществ, когда биохимические воздействия выражены наиболее ярко, состоит в деградации нефти. Фракционирование и суммарное действие различных факторов после попадания нефти в воду хорошо известны; важное место в процессе разрушения нефтяных пятен принадлежит испарению. Углеводороды с длинными цепочками атомов углерода до С15 (температура кипения до 250 °С) улетучиваются с водной поверхности в течение 10 суток, углеводороды С15-С25 (250-400 °С) удерживаются намного дольше, а тяжелые фракции более С25 практически не испаряются. В целом только одно испарение может удалить до 50% углеводородов сырой нефти, до 10% тяжелой и до 75% легкой топливной нефти.[ ...]
В начале процесса самоочищения воды в прудах наблюдается симбиоз бактерий и водорослей, который к концу процесса сменяется антагонизмом. Отмирание бактерий и, в частности, патогенных кишечной группы происходит в результате выделения водорослями бактерицидных веществ. Поэтому в процессе доочистки сточных вод в биологических прудах имеет место не только удаление биогенных и органических веществ, но и бактериальных загрязнений. Как уже указывалось, для целей доочистки должны применяться строго аэробные биологические пруды. Обязательными условиями нормальной работы таких прудов является соблюдение оптимальных для водных организмов реакции среды (pH) и температуры, а также наличие растворенного кислорода не менее 1 мг/л. Важное значение имеет перемешивание воды, которое препятствует образованию анаэробных зон и способствует процессам стабилизации качества воды.[ ...]
Очень велик вклад в самоочищение вод животных - обитателей водоемов. Перерабатывая в пищевых связях органическое вещество, созданное растениями, животные-консументы часть этого вещества разлагают до исходных простых соединений - воды и углекислого газа, остальное в виде экскрементов переходит в форму, наиболее эффективно используемую микроорганизмами-редуцентами. Часть органического вещества откладывается в донных илах.[ ...]
Влияние на процессы самоочищения водоемов. Концентрация вольфрама 1 мг/л в экспериментальном водоеме тормозит ВПК, процессы аммонификации и нитрификации органических соединений, рост микрофлоры. Концентрация вольфрама 0,1 мг/л тормозит процессы самоочищения воды на 10-20%, а 0,01 мг/л не оказывает на них влияния .[ ...]
Поступление в речную воду веществ-загрязнителей нарушает физико-химическое равновесие в речном потоке. Для его восстановления в ореолах рассеяния загрязнителей происходит самоочищение воды. Самоочищение - это система механических, химических и биологических процессов, снижающих количество загрязнителей и изменяющих форму их нахождения. Самоочищение осуществляется при разбавлении атмосферными осадками или водой притоков.[ ...]
Главным фактором процессов самоочищения воды является ее кислородное насыщение. Под влиянием растворенного кислорода происходят окисление органических веществ и выпадение их на дно водоемов в виде минерального осадка.[ ...]
Условия отведения возвратных (сточных) вод в водные объекты определяются с учетом степени смешения возвратных (сточных) вод с водой водного объекта на расстоянии от места выпуска возвратных (сточных) вод до ближайшего контрольного створа водопользования, а также фонового состава водных объектов в местах выпуска сточных вод. Естественное самоочищение вод от поступающих в них веществ принимается во внимание, если этот процесс достаточно выражен и его закономерности изучены .[ ...]
В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипания комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т. д., температуры воздуха и от солнечного освещения.[ ...]
Известно, что при выпуске биологически очищенных сточных вод в водоем желательно иметь возможно большую концентрацию растворенного кислорода в этих водах. Это позволяет ускорить процессы самоочищения воды водоема и улучшить его кислородный режим.[ ...]
Симбиоз бактерий и водорослей имеет место на начальных этапах самоочищения воды в прудах. К концу процесса очистки симбиоз сменяется антагонизмом.[ ...]
Следует подчеркнуть, что органическим веществам бытовых сточных вод сопутствует обильная сапрофитная и весьма часто патогенная микрофлора, поэтому концентрация органических веществ в воде является косвенным показателем массивности бактериального загрязнения водоемов. Вместе с тем об окончании процесса минерализации органических веществ бытовых сточных вод, а следовательно, об ослаблении или устранении опасности загрязнения водоема в эпидемиологическом отношении в известной мере можно судить по степени бактериального самоочищения воды. Этим определяются санитарное значение загрязнения водоемов органическими веществами бытовых сточных вод и ограничения его по величине биохимического потребления кислорода (БПК).[ ...]
По первому критерию оценивается влияние вредных веществ на процессы самоочищения воды от органических загрязнений в сточных водах, для чего определяется количество кислорода, необходимое для окисления органических веществ и развития водной микрофлоры. Характеристиками загрязненности воды в этом случае являются биологическое и химическое потребление кислорода (ВПК и ХПК - см. разд. 6.4.2).[ ...]
В соответствии с нормативными требованиями по БПК при сбросе сточных вод в водоемы полная биохимическая потребность в кислороде при 20°С не должна превышать 3 мг/л в водоеме I категории и б мг/л в водоеме II категории. При расчете допустимой величины БПКполн очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоем, наряду с возможной степенью их разбавления в воде водоема учитывают и скорость протекания процессов биохимического, самоочищения воды в водоеме на участке от места сброса сточных вод до ближайшего пункта водопользования. Кроме того, известно, что вода некоторых водоемов в природном состоянии имеет величину БПК, превышающую нормативы за счет содержания в ней гуминовых веществ, а также вследствие «цветения» водоема. В этих случаях, не имеющих ничего общего с загрязнением водоема сточными водами, расчет спускаемых в водоем органических загрязнений осуществляется специально.[ ...]
Исследование влияния химических веществ на органолептические свойства воды (окраска, ценообразование, запах, привкус) имеет большее практическое значение, так как изменение привычных для людей свойств воды легко обнаруживается и является своеобразным сигнализатором опасностей, что приводит к резкому снижению пользования водоисточником. Экспериментальное исследование влияния химических веществ на общий санитарный режим водоемов проводится с целью предупреждения нарушения процессов самоочищения воды водоема. Одновременное изучение стабильности и трансформации вещества в воде преследует цель определения длительности его содержания в водной среде и гигиенической оценки возможных продуктов его трансформации по сравнению с исходным вещестЕсм в соответствии с «Методическими укгзакиями к экспериментальному изучению процессов трансформации химических веществ при их гигиеническом регламентировании в воде» (№ 2968-84).[ ...]
Обычная химическая и технологическая характеристика веществ по растворимости в воде не должна механически переноситься в область гигиенических исследований, где, как правило, приходится часто встречаться с весьма малыми концентрациями этих веществ в водоемах. Методика исследования стабильности вредных веществ промышленных сточных вод подчиняется запросам санитарной практики, с точки зрения которой медленно протекающий процесс самоочищения воды теряет свое значение.[ ...]
Как отмечали многие авторы, все гидробионты являются в какой-то мере очистителями воды, отсюда и развилась тенденция возлагать слишком большие надежды на процессы самоочищения воды в естественных водоемах. Но все гидробионты, особенно растения и так называемые микроорганизмы, являются в то же время и загрязнителями воды. После отмирания нитчатых, зеленых и синезеленых водорослей выделенные продукты разложения могут настолько ухудшить качество воды, что она становится не пригодной для питьевых целей. Многие авторы предлагали предупреждать возможность возникновения «цветения» воды, воздействуя на нее солями тяжелых металлов или пестицидами (Гусева, 1952; Драчев, 1956, 1964).[ ...]
В Южно-Казахстанском регионе, характеризующемся аридностью климата, проблема рационального водо-потребления является чрезвычайно актуальной. В этой связи особую важность приобретают вопросы, связанные как с изучением источников загрязнения водных ресурсов, так и с разработкой методов их очистки. Известно, что в естественном самоочищении воды огромная роль принадлежит биоценозу организмов-гидробионтов -бактериям, водорослям, простейшим, беспозвоночным, которые в сформированных экологических пирамидах, в зависимости от продуценто-консументной природы, вносят свою лепту в процесс снижения концентрации токсических ингредиентов. Однако при массовом размножении организмы-гидробионты могут образовывать обрастания в трубах систем водоснабжения предприятий, вследствие чего происходит закупорка труб и создаются проблемы с качественным и своевременным обеспечением технологических процессов. В этой связи изучение состава биоценоза фитообрастаний и разработка мер борьбы с ними является актуальной проблемой.[ ...]
Учитывая, что в решении уравнений (26) и (27) затруднительным является только вычисление величин 10- "1, которые отражают процесс самоочищения воды от органических веществ, нами составлена вспомогательная табл. 22.[ ...]
Так как в водоеме происходит проце(С биохимического окисления органических веществ, сопровождающийся их минерализацией, расчет допустимого спуска сточных вод должен учитывать не только возможное разбавление, но и степень самоочищения воды водоема от органического загрязнения на пути до ближайшего пункта водопользования. Что касается реального значения процесса самоочищения, то это будет находиться в зависимости от скорости биохимического процесса /Ci и времени t - перемещения воды из района выпуска сточных вод до ближайшего пункта водопользования.[ ...]
Согласно расчетам Государственного океанографического института, ежегодно из Северного моря в Балтийское поступает до 950 т детергентов и 80 т ртути. Поскольку интенсивность процессов самоочищения вод Балтийского моря довольно низкая, что связано с невысокой температурой воды, проблема стабилизации уровня загрязнений и их ликвидации с каждым годом приобретает все большее значение.[ ...]
Бассейн озера Байкал. Байкал - уникальное пресноводное озеро, занимающее первое место в мире по глубине и объему водных масс. В нем содержится около 20 % мировых и свыше 80 % объема пресных вод страны. Экосистема Байкала отличается удивительным богатством и своеобразием - в озере обитает не менее 2400 видов и разновидностей животных и растений. Его уникальной особенностью является наличие тонкого биологического механизма самоочищения вод.[ ...]
Гигиеническое значение факта развития микрофлоры под влиянием ПАВ может быть различным в зависимости от конкретных условий. Очевидно развитие в водоеме сапрофитных бактерий изменяет условия самоочищения воды от органического загрязнения, в частности бытовых сточных вод, а также изменяет санитарно-показательное значение этих микроорганизмов. Размножение тех же бактерий в питьевой воде может сказаться отрицательно на качестве воды. Размножение патогенной микрофлоры в любом случае является отрицательным фактором с эпидемиологической точки зрения.[ ...]
В схему включены и исследования, результаты которых непосредственно не учитываются при определении гигиенических нормативов, но имеющих научно-практическое значение. Так, изучение стабильности веществ в воде позволяет выделить как вещества, обладающие выраженной стабильностью, так и вещества, изменяющие состав и свойства в воде водоемов. На основании данных такого исследования можно прогнозировать степень самоочищения воды от вредных веществ промышленных сточных вод, а это существенно при определении условий спуска сточных вод в водоем. Изучение защитной способности современных приемов очистки и обеззараживания питьевой воды позволяет выделить вещества, которые не задерживаются или не обезвреживаются на водопроводных сооружениях. В этих случаях исследования по гигиеническому нормированию должны проводиться с особой осторожностью.[ ...]
Биологические пруды бывают с искусственной или естественной аэрацией. В последнее время разработана методика расчета искусственных проточных прудов канального типа (рис. 50). Обычно их строят на непригодных для сельского хозяйства землях. В искусственных биологических прудах предусматривается создание оптимальных режимов в процессах самоочищения воды: искусственное насыщение кислородом, искусственное перемешивание, водообмен между поверхностными и донными слоями воды, посадка растительности на склонах каналов и по берегам ограждающих дамб, устройство биологически активного дна, оптимальная температура, постоянный проток воды и т. д.[ ...]
Наличие бентосных организмов в открытых водных источниках имеет весьма существенное значение для характеристики этих источников. В зависимости от экологических факторов эти микроорганизмы подразделяют на морские, пресноводные, микроорганизмы соленых озер, болот, ручьев, рек, водопадов, горячих ключей и минеральных источников. В пресноводных источниках бентосные микроорганизмы принимают участие в очистке воды: органические вещества они минерализуют, а восстановленные вещества неорганического происхождения окисляют; доминирующая роль в этих процессах принадлежит микробам. Самым богатым на бактерии является поверхностный слой ила, который оказывает весьма существенное влияние на развитие и жизнедеятельность микроорганизмов в водоемах и водотоках. В самоочищении вод значительная роль принадлежит нитчатым серо- и железобактериям. Первые окисляют сероводород в соли серной кислоты, чем предохраняют рыбу от гибели; вторые - железо (II) в железо (III). На дне водоемов происходят также процессы брожения с образованием метана и углекислоты.В 1 г ила содержится от 100 тыс. до 1 млн. бактерий, восстанавливающих сульфаты; от 10 до 100 тыс. тионовых, около 1000 нитрифицирующих, от 10 до 100тыс. денитрифицирующих бактерий; около 100 анаэробных и такое же количество аэробных разрушителей клетчатки. В иле встречаются также бактерии, окисляющие метан и водород, возбудители брожения, анаэробный фиксатор атмосферного азота и др.[ ...]
Одним из существенных последствий изменения гидрологического режима рек в связи с созданием водохранилищ, ликвидацией паводков и снижением скоростей течений является замедление водообмена в речных системах. Замедление водообмена приводит к изменениям гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических процессов, что совместно с режимом регулирования водных запасов водохранилищ, обусловливает изменение процессов самоочищения вод по срав-нениию с речными, определяет термический режим верхнего и нижнего бьефа. Водообмен во многом определяет основные гидрологические особенности водохранилищ, является интегральным показателем интенсивности взаимосвязи речных вод со сложившимися и формирующимися экосистемами.[ ...]
Роли бактерий в природе очень разнообразны, что связано с различными источниками энергии, используемыми разными группами бактерий. Многие гетеротрофные аэробные бактерии являются редуцентами в экосистемах. В почве они участвуют в образовании плодородного слоя, преобразуя лесную подстилку и гниющие остатки животных в гумус. Бактерии почвы также разлагают органические соединения до минеральных веществ. Установлено, что до 90% С02 попадает в атмосферу за счет деятельности бактерий и грибов. Бактерии участвуют в биогеохимических циклах азота, серы, фосфора. Самоочищение воды в природных водоемах, а также очистка сточных вод производится аэробными и анаэробными гетеротофными бактериями.[ ...]
Анализ количественных соотношений между вирусами, фагами кишечных палочек и БГКП, выявленными в натурных условиях, также свидетельствует о большей показательности фага в отражении вирусного загрязнения как сильно, так и умеренно загрязненной речной воды. Эти же данные позволили обосновать количественные критерии фага кишечных палочек, гарантирующие эпидемическую безопасность в отношении вирусного загрязнения воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения - не более 1000 БОЕ в 1 л (Т. 3. Артемова и др., 1977). Эта же величина свидетельствует о завершении процессов самоочищения воды водоисточника от вирусов при установлении зон санитарной охраны водопроводов (Г. А. Багдасарьян, Л. А. Мышляева, 1976).[ ...]
Сбросы рассматриваемых загрязняющих веществ на выделенных участках и в крупных городах были определены по данным отчетности 2ТП (водхоз) за 1989 год и распределены по вышеназванным участкам. Сбросы загрязняющих веществ в городах Орел, Калуга, Алексин, Серпухов, Ступино, Кашира, Коломна, Рязань, Касимов, Выкса, Муром, Павлово, Богородск, Дзержинск, стоящих непосредственно на стволе р. Оки, принимались по соответствующей таблице отчетности 2ТП (водхоз) и вычитались из сбросов загрязняющих веществ в ствол р. Оки на соответствующих участках. Сбросы загрязняющих веществ в малые реки, не представленные в отчете ГХИ, принимались как сбросы, поступающие непосредственно в ствол р. Оки. Это несколько завышало их влияние на концентрацию загрязняющих веществ в р. Оке, поскольку не учитывалось самоочищение воды в руслах этих малых рек. Возникающее завышение получаемых при моделировании концентраций загрязняющих веществ можно отнести «в запас надежности» мероприятий по очистке сточных вод.
С санитарной точки зрения большой интерес представляют процессы естественного очищения воды, или самоочищения водоемов. Процесс самоочищения не происходит в чистых водах, а развивается только в связи с поступлением загрязнений.
Факторы самоочищения водоемов от поступающих загрязнений, в том числе от посторонних микроорганизмов (биологическое самоочищение) многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы - физические, химические, биологические.
Физические факторы . Среди этих факторов первостепенное значение имеют разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Оседание в воде нерастворимых осадков также способствует самоочищению. На микрофлору воды оказывает действие солнечная радиация, гидростатическое давление, температура и др.
Разбавление . Быстрое и интенсивное разбавление загрязняющих вод чистой водой водоема приводит к падению концентрации органических соединении, т.е. уменьшению концентрации питательных веществ, что и приводит к ускорению отмирания попавших извне бактерий, в том числе и патогенных. Самоочищение проточной воды в реках происходит интенсивнее, чем в стоячих водах (озерах, прудах).
В результате разбавления попавших в водоем сточных вод значительным количеством чистой воды увеличивается их прозрачность, что способствует более глубокому проникновению ультрафиолетовых лучей солнечного света, губительно действующих как на сапрофитные, так и на патогенные микроорганизмы. Степень разбавления принимается во внимание также при нормировании поступающих в водоемы химических загрязнений.
Оседание в воде нерастворимых осадков, отстаивание загрязненных вод также способствует самоочищению водоемов. Микроорганизмы в силу собственной силы тяжести или адсорбации на других органических и неорганических частицах постепенно оседают на дно, подвергаются последующему действию других факторов самоочищения.
Температура . Имеются различия в интенсивности самоочищения водоемов летом и зимой, а также в жаркой, умеренной и холодной климатических зонах. В летнее время микроорганизмы начинают активно размножаться уже в стоках, а в воде водоемов их количество уменьшается. Зимой процессы микробиального самоочищения замедляются: размножение бактерий происходит только вблизи стоков, скорость отмирания снижается, высокое содержание микроорганизмов в водоеме длится дольше, чем летом. Поэтому санитарное состояние водоемов зимой хуже, к тому же понижение температуры способствует сохранению в ней энтеробактерий – возбудителей кишечных инфекций. Водный путь распространения кишечных инфекций наблюдается чаще зимой.
Химические факторы . На процесс самоочищения влияет окисление некоторых органических и неорганических веществ, аэрация воды водоемов, наличие некоторых солей (например, NaCl), галогенов (йод, бром и др.), рН воды.
Поступление в составе сточных вод большого количества вредных химических соединений (детергентов, нефтепродуктов, пестицидов) подавляет размножение сапрофитной флоры, угнетает биоценозы, принимающие активное участие в процессах самоочищения. Все это может способствовать удлинению сроков выживания патогенных микроорганизмов в воде, что повышает эпидемическую опасность водоема
Биохимические факторы . Некоторые химические факторы самоочищения (изменение рН, появление продуктов метаболизма и др.) тесно связаны с биологическими факторами, чаще всего являются последующим закономерным этапом проявления их действия. Эти факторы являются связующим звеном между химическими и биологическими факторами. Иногда их выделяют в самостоятельную группу.
Биологические факторы . На темпы самоочищения водоемов оказывают влияние конкурентные взаимоотношения, которые складываются между разными группами микроорганизмов в борьбе за кислород и питательные вещества.
Сущность антагонистические действия автохтонной микрофлоры в отношении аллохтонных бактерий, вирусов, микроскопических грибов состоит в выделении микробами-антагонистами токсических веществ и соединений типа антибиотиков. Вода некоторых озёр и особенно морская вода обладает бактерицидными свойствами.
Гидролитические микроорганизмы способствуют очищению, разлагая белки, жиры, углеводы отмерших растений и животных. Большое значение в самоочищении от загрязнения нефтепродуктами играют нефтеокисляющие бактерии. Участвуют микроорганизмы также в разрушении канцерогенных углеводородов.
Биологическое самоочищение связано также с действием фагов, которые в изобилии попадают в водоемы вместе с самими бактериями. Вблизи населенных пунктов обнаруживается повышение концентрации фагов патогенных энтеробактерий. Однако для проявления деятельности фагов необходима относительно высокая температура.
В процессе самоочищения воды принимают участие некоторые представители фитопланктона, простейшие, водные растения, животные (например, моллюски-биофильтраторы).
Совокупность всех перечисленных факторов приводит к тому, что даже в очень загрязненных водоемах по мере удаления от источника загрязнения и с течением времени вода становится более чистой и гигиенические качества ее улучшаются.
Loading...