Забруднення вод. Усі забруднюючі речовини, зокрема антропогенного, техногенного походження, які у природні води, викликають у яких різні якісні зміни, основні у тому числі:
зміна фізичних властивостей(порушення прозорості та забарвлення, поява неприємних запахів та присмаків тощо);
зміна хімічного складу, зокрема поява у воді шкідливих речовин;
поява плаваючих речовин на поверхні води та відкладень на дні;
скорочення кількості розчиненого кисню внаслідок витрати його на окислення органічних речовин, що надходять у водойму;
поява бактерій та інших мікроорганізмів, у тому числі хвороботворних.
Забруднення природних вод призводить до того, що вони виявляються непридатними для пиття, купання, котрий іноді технічних потреб. Особливо згубно воно впливає на риб, водоплавних птахів, тварин та інші організми, що у воді.
Шкідливий вплив на води надають нафту та її похідні. Вони не лише утворюють на поверхні річок та водойм плівки, а й відкладення на дні. Навіть незначний вміст нафти (0,2-0,4 мг/л) супроводжується появою специфічного запаху, який не зникає після хлорування та фільтрування води. Присутність у воді нафтопродуктів особливо негативно впливає на риб, викликаючи їх масове захворюваннята загибель. При вмісті у воді понад 0,1 мг/л нафти м'ясо риб набуває непереборного при технологічних обробках присмаку та специфічного запаху.
Велику небезпеку становлять фенольні сполуки, які у стічних водах різних підприємств. Маючи сильні антисептичні властивості, фенольні води порушують біологічні процеси, що відбуваються у воді, надаючи їй різкий, неприємний запахта погіршення умов відтворення водної фауни.
У Останніми рокамивідзначається забруднення вод синтетичними поверхнево-активними речовинами (СПАР), які містяться у стічних водах деяких виробництв. СПАВ надають воді присмаки та запахи, утворюють стійкі скупчення піни та погіршують її біохімічні властивості. Вже при невеликих концентраціях СПАР у воді припиняється зростання водоростей та іншої рослинності.
Спуск у природні джерела теплих вод від різних енергетичних установок призводить до інтенсифікації випарів та супроводжується збільшенням мінералізації. Одночасно відбувається накопичення органічної речовини з подальшим розкладанням. Наслідком цих процесів є зменшення вмісту у воді розчиненого кисню, що негативно позначається на флорі та фауні.
Значних збитків водотокам завдають молевій сплав лісу та скидання деревних відходів у вигляді тирси та кори. Крім безпосереднього пошкодження риб та їх нерестовищ колодами, сучками та гілками, у воду виділяються смола та інші шкідливі речовини. Ці продукти повільно розкладаються у воді, поглинаючи кисень і спричиняючи загибель риб та їх ікри.
Найбільшу небезпеку для природних вод, здоров'я людей, тварин та риб становлять різні радіоактивні відходи. В організмах рослин, риб та тварин відбуваються процеси біологічної концентраціїрадіоактивні речовини. Дрібні організми, що містять ці речовини в невеликих дозах, поглинаються більшими, у яких виникають вже небезпечні концентрації. Тому в даний час усі стічні води з підвищеною радіоактивністю зливаються в спеціальні підземні резервуари або закачуються в глибокі безстічні басейни. Існують і інші досконаліші методи поховання радіоактивних відходів, що запобігають забруднення природних вод.
Самоочищення вод. Відкриті водоймища майже безперервно піддаються різноманітним забрудненням. Однак у великих водоймах різкого погіршенняякості води немає. Це тим, що вода річок, озер тощо. д. має здатність самоочищатися від завислих частинок, органічних речовин, мікроорганізмів та інших забруднень. Процес самоочищення відкритих водойм протікає під впливом різноманітних факторів, які діють одночасно в різних поєднаннях.
До таких факторів слід віднести: гідрологічні - розведення і змішування потрапили забруднень з основною масою води; механічні – осадження зважених частинок; фізичні - вплив сонячної радіації та температури; біологічні - складні процесивзаємодії водних рослинних організмів з складовими частинамистоків, що надходять; хімічні - перетворення органічних речовин на мінеральні (тобто. мінералізація).
При надходженні стічних вод у водойму відбуваються змішування стоків з водою водойми та зниження концентрації забруднень. Крім того, зважені мінеральні та органічні частинки, яйця гельмінтів та мікроорганізми частково осаджуються, вода освітлюється та стає прозорою.
У процесі самоочищення відбувається відмирання сапрофітів та патогенних мікроорганізмів. Вони гинуть внаслідок збіднення води поживними речовинами; бактерицидної дії ультрафіолетових променівсонця, що проникають у товщу води більш ніж на 1 м; впливу бактеріофагів та антибіотичних речовин, що виділяються сапрофітами; несприятливих температурних умов; антагоністичного впливу водних організмівта інших факторів. Процеси самоочищення води протікають більш інтенсивно в теплу пору року та у проточних водоймах - річках.
Істотну роль процесах самоочищення води грають звані сапрофитная мікрофлора і водні організми. Деякі представники мікрофлори водойм мають антагоністичні властивості до патогенних мікроорганізмів, що призводить до загибелі останніх.
Найпростіші водні організми, і навіть зоопланктон (рачки, коловратки та інших.), пропускаючи воду через власний кишечник, знищують дуже багато бактерій. Бактеріофаги, що потрапили у водойму, також впливають на хвороботворні організми.
Одним із важливих процесів самоочищення води є мінералізація органічних речовин, тобто утворення мінеральних речовинз органічних під впливом біологічних, хімічних та інших факторів. При мінералізації у воді знижується кількість органічних речовин, водночас може окислюватися і органічна речовина мікробів, отже, частина бактерій гине.
Першим мінеральним продуктом окислення азотовмісних органічних речовин є амонійний іон або аміак. Аміак, як правило, за наявності окислювачів перетворюється на нітрити, але ці закисні сполуки дуже нестійкі і за наявності кисню окислюються до нітратів, які є кінцевою речовиною при мінералізації органічних азотовмісних продуктів.
Окислення жирів, клітковини вуглеводів переважно йде у воді з інтенсивним утворенням вуглекислого газу.
Доказом органічного походження азотовмісних мінеральних речовин є висока окислюваність води, майже повна відсутністьрозчиненого кисню, наявність хлоридів, сульфатів, фосфатів та ін.
Хороша аерація води (збагачення киснем) забезпечує активізацію окисних, біологічних та інших процесів, сприяючи очищенню води.
Швидкість самоочищення води залежить від наступних основних умов: кількості забруднень, що надійшли у водоймище; глибини водойми та швидкості течії води; температури води; кількості розчиненого у воді кисню; складу мікрофауни та флори води і т. д. Однак необхідно пам'ятати, що здатність водойм до самоочищення обмежена.
З'єднання свинцю, міді, цинку, ртуті, які можуть потрапити у водоймища зі стоками, надають токсична діяна організм тварин, а також уповільнюють процеси самоочищення води та погіршують її органолептичні властивості.
У невеликих водоймах при значній кількості забруднювачів білкового характеру у воді можуть накопичуватися проміжні речовини їхнього розпаду (сірководень, нітрити, діаміни і т. д.), що мають високу токсичність.
Самоочищення підземних вод відбувається завдяки фільтрації через ґрунт та за рахунок процесів мінералізації.
Відкриті водоймища майже безперервно піддаються різноманітним забрудненням. Однак у великих водоймах різкого погіршення якості води немає. Це пояснюється тим, що річки, озера, водосховища під впливом різноманітних фізико-хімічних та біологічних процесівмають здатність самоочищатися від зважених частинок, органічних речовин, мікроорганізмів та інших забруднень.
Процес самоочищення відкритих водойм протікає під впливом різноманітних факторів, що діють одночасно у різних поєднаннях.
До таких факторів відносяться: гідрологічні - розведення і змішування потрапили забруднень з основною масою води; механічні – осадження зважених частинок; фізичні - вплив сонячної радіації та температури; біологічні - складні процеси взаємодії водних рослинних організмів зі складовими частинами стоків, що надходять; хімічні - перетворення органічних речовин на мінеральні (мінералізація).
У процесі самоочищення відбувається відмирання сапрофітів та патогенних мікроорганізмів. Вони гинуть внаслідок збіднення води поживними речовинами, бактерицидної дії ультрафіолетових променів сонця, які проникають у товщу води більш ніж на
- м, впливу бактеріофагів та антибіотичних речовин, що виділяються сапрофітами, несприятливих температурних умов, антагоністичного впливу водних організмів та інших факторів. Процеси самоочищення води протікають більш інтенсивно у теплу пору року, а також у проточних водоймах – річках. Малопроточні водоймища (стави, озера, водосховища) самоочищення піддаються значно менше, оскільки в них уповільнений струм води, а зважені частинки осідають на дно, внаслідок чого відбувається замулювання водойми та погіршення якості води.
При сильному забрудненні водойм побутовими промисловими стічними водами процеси самоочищення зазвичай уповільнюються і навіть повністю припиняються. Промислові стічні води вносять у водойму значні кількості різних хімічних речовин, які погіршують органолептичні властивості води та надають їй неприємного присмаку, запаху (хлорбензолу, дихлоретану, стиролу, нафти та ін.), а також впливають на біологічні та хімічні процеси самоочищення води (ацетон, метанол, етилен-гліколь та ін.).
Істотне значення у процесах самоочищення води мають так звані сапрофітна мікрофлора та водні організми. Деякі представники мікрофлори водойм мають антагоністичні властивості до патогенних мікроорганізмів, що призводить до загибелі цих мікробів.
Найбільшою антимікробною дією характеризуються найпростіші. Пожирачі мікробів - бактеріофаги, що потрапили у водоймище, також впливають на патогенні, хвороботворні мікроорганізми.
Під впливом природних факторів відкриті водоймища (річки, озера і водосховища), як і ґрунт, мають здатність звільнятися від забруднень, що в них потрапили. У річках самоочищення необхідний пробіг води щонайменше 15 км від місця забруднення за умови відсутності нових забруднень по дорозі течії води. Швидкість самоочищення залежить від багатоводності, швидкості течії води та вітру, що сприяють перемішуванню води у водоймі. В озерах і водосховищах вода очищається тим інтенсивніше, що більше за обсягом самі джерела. У дрібних водоймищах процеси самоочищення виражені вкрай слабо.
Самоочищення води відбувається внаслідок механічних, фізико-хімічних та біологічних процесів. При цьому забруднення, що надійшли, розбавляються водою водойми, зважені у воді речовини поступово осаджуються на дно, а органічні речовинипіддаються окисленню за рахунок розчиненого у воді кисню. При цьому аеробні процеси відбуваються переважно у верхніх шарах водойми, а анаеробні - на дні.
Мал. 6
водоймища, куди кисень повітря не надходить. Через війну цих процесів органічні речовини, розпадаючись менш складні, поступово мінералізуються.
Процес мінералізації органічних речовин у воді та кінцеві продукти розщеплення білкового субстрату показано на рис. 6.
Процесам самоочищення води сприяють також прості, що харчуються бактеріями, коловратки, рачки, молюски та деякі рослинні організми, які харчуються органічними речовинами. З санітарної точки зору самоочищення води є дуже корисним явищем у природі. Однак цей процес у відкритих водойм небезмежний - при сильному і постійному забрудненні самоочищення води стає недостатнім. Це часто спостерігається при безконтрольному випуску господарсько-фекальних та промислових стічних вод у водоймища, що викликає значне скупчення гниючого мулу, поява токсичних хімічних сполук, розвиток полісапробної флори та масового мору риби.
У практичній роботі виникає необхідність визначити давність забруднення вододжерел органічними покидьками. Для цього можна скористатися наступною шкалою:
Якщо у воді виявляється тільки аміак органічного походження, це свідчить про свіже забруднення (частіше сечею або калом). Органічне походження аміаку підтверджується наявністю у воді одночасно таких важливих показників, як низький колі-титр, підвищена її окислюваність та загальна жорсткість.
При виявленні у воді, крім аміаку, хлоридів вказує на те, що забруднення водоймища сталося порівняно недавно, тому що хлориди зазвичай з'являються при руйнуванні білкових речовин слідом за аміаком.
Наявність у тому ж пробі води аміаку, хлоридів і азотистої кислоти (нітритів) дає підстави вважати, що процес розкладання органічних речовин перебуває у розпалі.
Поява у воді крім аміаку, хлоридів, азотистої кислоти, ще й солей азотної кислоти(нітратів) свідчить у тому, що з моменту забруднення пройшов значний період, але має місце свіже забруднення.
Наявність у воді хлоридів, азотної та азотистої кислот вказує на те, що свіжого забруднення немає, а продовжується процес мінералізації органічних речовин.
Якщо з забруднення води органічними речовинами пройшов тривалий термін, то ній можуть бути виявлені лише азотиста і азотна кислоти. Наявність у воді лише солей азотної кислоти говорить про те, що процес мінералізації закінчився повністю і воду можна використовувати для напування тварин.
4.8.
МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ ТА ЗНЕЗРАЖЕННЯ ВОДИ
Вода, що використовується в сільськогосподарських підприємствах та фермерських господарствах, може виявитися не відповідальною деяким вимогам СанПіН
- 1074-901, затвердженим Головним державним санітарним лікарем РФ
- р., для централізованого водопостачання, та СанПіН 2.1.4. 1176-02, затвердженим Головним санітарним лікарем РФ 26.11.2002 р., для нейтралізованого водопостачання, а також ветеринарно-санітарним та гігієнічним нормативам.
Заходи щодо покращення органолептичних властивостей води. У практиці водопостачання тваринницьких ферм та фермерських господарств серед заходів, спрямованих на покращення якості води, очищення її від різних домішок, застосовують відстоювання, коагуляцію та фільтрацію.
Відстоювання – водою заповнюють спеціальні закриті підземні ємності (частіше залізобетонні басейни) на 4-8 годин. За цей час грубі зважені частинки та частина мікроорганізмів (до 60-70%) осідають на дно резервуару і вода стає прозорою.
В умовах сільськогосподарського виробництва воду відстоювати можна і у відкритих водоймищах, водосховищах, запрудах, якщо вони добре охороняються від забруднення.
Коагулювання води та осадження суспензій – це реагентний метод поліпшення якості води за допомогою спеціальних речовин – коагулянтів. Найчастіше застосовують неочищений сірчанокислий алюміній Л12(804 18Н20), що містить 33% безводного сірчанокислого алюмінію до 23% нерозчинних домішок. В даний час виготовляють очищений глинозем, що містить не більше 1% нерозчинних домішок. Для коагуляції використовують також залізний купорос (Ре804-7І20), який утворює у воді гідрозакис заліза, хлорне залізо (БеС12), що добре розчиняється у воді і утворює великі швидко осідають пластівці гідроксиду заліза, алюмінат натрію (КаЛ102). Вищі результати осадження виходять при одночасному використанні хлорного заліза в суміші з сірчанокислим алюмінієм і вапном. Процеси обробки води із застосуванням реагентів протікають інтенсивніше і супроводжуються вищою ефективністю. Якщо для осадження маси завислих речовин реагентним методом необхідно 2-4 години, то безреагентний метод може зажадати кілька діб. Дозу коагулянту визначають залежно від каламутності води від 30 мг до 200 мг/л. Додають його у вигляді порошку або у вигляді 2-5%-ного водного розчину.
Враховуючи недостатній ефект обробки води мінеральними коагулянтами, Останнім часомпочали використовувати флокулянти – активовану кремнієву кислоту, поліакриламід (ПАА) та ін.
Фільтри та фільтрація води. Крім очищення води від механічних домішок, за допомогою фільтрів одержують прозору, безбарвну воду, кількість мікроорганізмів у ній зменшується на 60-95%, а кишкових паличок– на 9099%.
За характером (видом) фільтруючої основи фільтри поділяють на сітчасті (мікрофільтри, мікросити), каркасні або намивні та найбільш поширені зернисті (піщані, антрацитові). Розміри частинок фільтруючого матеріалу, а також товщина шару дозволяють зернисті фільтри поділити на повільні (0,1-0,3 м/год), швидкі (512 м/год) та надшвидкісні (36-100 м/год).
Усі види кондиціювання найчастіше стосуються нормалізації мінерального складу води. Поділяють їх на дві групи: 1) видалення з води надлишкових кількостей солей і газів - пом'якшення, знесолювання та опріснення, знезалізнення, знефтовування, видалення марганцю, кремнієвої кислоти, дегазація та ін; 2) додавання до води спеціальних солей з метою покращення органолептичних властивостей води або підвищення вмісту в ній мікроелементів (фтор та ін.). До більш поширених методів покращення якості питної водиналежать такі. Метод іонного обміну, який заснований на пропусканні води через іонітні фільтри (аніоніти та катіоніти), установки зі спеціальних нерозчинних зернистих матеріалів (іонообмінні смоли), що володіють властивістю обмінюватися іонами, що входять до їх складу, на іони, що містяться в фільтрованій воді. Пом'якшення води - повне чи часткове видалення з води катіонів кальцію та магнію. Останнього досягають як реагентним методом іонного
обміну, так і термічним. Фторування води застосовують у окремих зонах (біогеохімічних провінціях) нашої країни, де відзначають нестачу мікроелемента фтору. Даний метод запропонований з метою зменшення захворюваності на карієс зубів. При підвищеному змістіфтору роблять дефторування води за допомогою гідроксиду алюмінію або магнію або трикальційфосфату, що облягають фтор.
За найменшої підозри на інфікування води її необхідно ретельно перевірити і, якщо потрібно, знезаразити. Усі види знезараження води ділять на дві групи: реагентні та безреагентні.
Реагентні методи знезараження води. З цих методів найпоширенішим вважається хлорування питної води. Проводиться воно за допомогою газоподібного хлору, гіпохлоритів та хлорного вапна. Бактерицидна дія вказаних речовин належить хлорноватистій кислоті (НОС1 та її гіпохлоритному іону (ОСГ), який у водному середовищі може утворювати НОС1. Кислота проникає через оболонку бактеріальної клітини і порушує функцію ферментів, що каталізують окислювально-відновлювальні процеси, що забезпечують процеси. утворення бактерицидно діючих сполук хлору при використанні його в різних видах можна бачити з наступних реакцій: при розчиненні хлору у воді відбувається реакція С12 + Н20 = НОС1 + Н * + + СГ, гідроліз хлору дає 99,9% НОС1 при 0°С та 99 97% при 25°С.
У виробничих умовах для хлорування води нерідко застосовують хлорне вапно із вмістом активного хлору від 35 до 39%. Так як у процесі зберігання активність хлорного вапна може знижуватися, перед використанням необхідно визначати в ній наявність активного хлору. 
На водопровідних станціях хлорування здійснюється газоподібним способом за допомогою спеціальних апаратів – хлораторів (рис. 7).
При хлоруванні води систематично контролюється ефективність знезараження. Для цього в воді, що хлорується, протягом доби щогодини визначають залишковий хлор і щодобово - титр кишкової палички. Останній у хлорованій воді має бути не менше 300 мл. Доза хлору залежить стану зараження води. Вона вважається достатньою, якщо у воді після хлорування міститься не більше 0,4 мг/л, але не менше 0,2 мг/л.
У процесі знезараження води слід мати на увазі, що дія хлору досягається тільки в тому випадку, якщо досить точно в лабораторії визначено дозу хлорпоглинання або хлорпотреби води. У разі небезпечного зараження води її обробляють великими дозами хлору суперхлорування, а надмірну
дозу хлору усувають дехлоруванням. Останнє найчастіше здійснюють після відповідних розрахунків 0,5%-ними розчинами сірчанокислотного (гіпосульфіту) або сірчанокислого натрію.
Крім хлорування з реагентних способів знезараження води
няють також знезараження її за допомогою озону, йоду та іонів срібла.
Безреагентні методи знезараження води включають ультрафіолетове опромінення, обробку ультразвуком, гамма-випромінюванням та ін У Ф-обл вчення забезпечує надійне знезараження води, яке досягається біологічно активною частиною ультрафіолетового спектру. Багатьма дослідженнями встановлено, що найбільш активний вплив на бактерії мають промені з довжиною хвилі 295-200 мілімікрон.
Для знезараження води за допомогою УФ-променів використовують ртутно-кварцові лампи високого тиску марок типу ПРК (прямі ртутно-кварцові), БУВ-60.
Знезараження води ультразвуком ґрунтується на бактерицидній дії цього фізичного фактора шляхом механічного руйнування бактерій в ультразвуковому полі. Що стосується знезаражувальної дії гамма-випромінювань, то, як повідомляє С. Н. Черкінський (1974), при відповідній потужності дози мікроорганізми гинуть дуже швидко. Однак цей спосіб вимагає особливих умов
До безреагентних методів обеззараження води відносять і кип'ятіння Це простий і дуже надійний методщо дозволяє знешкоджувати невелику кількість води. 
б 7
Самоочищення води водойм - це сукупність взаємопов'язаних гідродинамічних, фізико-хімічних, мікробіологічних та гідробіологічних процесів, що ведуть до відновлення початкового (фонового) стану водного об'єкта. Вирішальна роль при самоочищенні належить біологічним та фізико-хімічним процесам; останні переважають за наявності у воді токсичних речовин, що пригнічують біологічні процеси. Самоочищаюча здатність річки залежить також від швидкості річкового потоку, хімічного складу води, її температури, маси завислих речовин, донного осаду, мулу та ін. самоочищення.
Самоочищення води відбувається не тільки на землеробських полях зрошення та полях фільтрації, а й у самому руслі річки. Тут протікають біохімічні та фізико-хімічні процеси, завдяки яким відновлюються хімічні та біологічні якості води. Стічна рідина та нечистоти, потрапляючи у водоймища, розбавляються водою. Частина мікробів осідає на дно і там руйнується. Боліснотворні бактерії гинуть під впливом світла, несприятливої для них температури, бактерицидної дії розчиненого у воді кисню. Величезна кількість бактерій пожирають одноклітинні найпростіші, рачки та інші зоопланк-тонні організми.
Самоочищення води відкритих водойм від бактеріальних забруднень відбувається за рахунок складного комплексу фізичних, хімічних та біологічних факторів, що сприяє розведенню забруднень. великою масоюводи, перемішування, осідання суспензій, вплив сонячного світла, аерація тощо. п. Під впливом біохімічних процесів, які у воді, особливо окисних, гинуть патогенні мікроби. Бактерії, крім того, знищуються найпростішими, які ковтають їх як. їжу. Руйнівно діють на бактерії також бактеріофаги, мікроби-антагоністи та антибіотики біологічного походження
Самоочищення забруднених природних вод відбувається при багаторазовому (1:7...1:12) їх розведенні чистою водою. Ці процеси у замкнутих водоймах та підземних водах протікають повільно. Повне самоочищення води Світового океану відбудеться лише через 2600 років, а підземних - через 5000 років.
Самоочищення води від нафти - багатостадійний процес, що іноді розтягується на тривалий час.
Склад води природних поверхневих джерел є непостійним. Вони безперервно відбуваються процеси окислення, відновлення, осадження великих і важких частинок, і навіть біохімічні процеси, які призводять до самоочищення води. Дуже сильно змінюється склад поверхневих вод суші за сезонами року, а також епізодично внаслідок атмосферних опадів. Мінералізація підземних вод, особливо глибоко залягають, схильна до менших коливань.
Склад води природних джерел непостійний. У ній безперервно протікають процеси окислення, відновлення, осадження великих і важких частинок, а також ряд біологічних процесів, що призводять до самоочищення води.
Процес самоочищення води здійснюється у цих випадках за рахунок життєдіяльності різних групґрунтових організмів-бактерій, грибів, водоростей, найпростіших, черв'яків та членистоногих; на поверхні грунтових грудочок утворюється біологічна плівка.
Процес самоочищення води водоймища від забруднень проф. С. Н. Строганов ділить на дві стадії: 1) перемішування забрудненого струменя з усією масою води, тобто явище чисто фізичне; 2) самоочищення у сенсі слова, т. е. процеси мінералізації органічних речовин, і відмирання внесених у водойму бактерій.[ ...]
Якість води підземних вододжерел при їх використанні для господарсько-питних цілей без очищення та знезараження повинна відповідати нормативам ГОСТ 2874-73 «Вода питна», санітарно-мікробіологічний аналіз виконують методами, викладеними у ГОСТ 18963-73. Для оцінки процесу мікробного самоочищення в підземних водах визначають всю групу кишкових паличок, включаючи і лактозонегативні, і додатково ентерококи, які довго виживають у підземних водах в умовах низьких температур. Відсутність фагів кишкових паличок може бути в цьому випадку надійним індикатором самоочищення вод від ентеровірусів (Е. І. Моложава та ін, 1976).
Якщо стічні води відводяться у водойму чи населений живими організмами грунт, то згадані процеси відбуваються природним шляхом. Живі організми, які шукають собі харчування у забруднених стічних водах, є повсюдно. Зі збільшенням кількості поживних речовинїхня кількість швидко зростає, а при витраті запасів харчування вони відмирають. Оскільки скидання стічних вод у водоймища відбувається неодноразово, а, зазвичай, носить регулярний характер, можна вважати, що мікроорганізми, що у наших водоймах, завжди забезпечені необхідними поживними речовинами. Після того, як забруднення стічних вод піддадуться розкладу та розщепленню в результаті різноманітних фізичних, хімічних та біологічних процесів, вони поступово відносяться вниз від місця випуску стічних вод. Ми називаємо цей процес самоочищенням водойми. Іншими словами, самоочищення води в річці або озері є поверненням води в природне, початкове стан, яке було порушено в результаті скидання в неї стічних вод.
Інтенсивність самоочищення вод від нафтопродуктів, що надійшли в них, значною мірою залежить від температури: при 20-25°С за 20 діб окислюється 50-80% від загальної кількостінафти, що надійшла у воду, тоді як при 5 °С лише 10-20% Частина нафти, що міститься у воді, і продуктів її розкладання сорбується донними відкладеннями, причому найбільшою сорбційною здатністю володіють глинисті мули.
Головний механізм самоочищення води від окремих групорганічних речовин, коли біохімічні впливи виражені найяскравіше, полягає у деградації нафти. Фракціонування та сумарна дія різних факторів після попадання нафти у воду добре відомі; важливе місце у процесі руйнування нафтових плям належить випаровування. Вуглеводні з довгими ланцюжками атомів вуглецю до С15 (температура кипіння до 250 °С) випаровуються з водної поверхні протягом 10 діб, вуглеводні С15-С25 (250-400 °С) утримуються набагато довше, а важкі фракції більше С25 практично не випаровуються. Загалом лише одне випаровування може видалити до 50% вуглеводнів сирої нафти, до 10% важкої та до 75% легкої паливної нафти.
На початку процесу самоочищення води у ставках спостерігається симбіоз бактерій та водоростей, який до кінця процесу змінюється антагонізмом. Відмирання бактерій і, зокрема, патогенних кишкової групивідбувається внаслідок виділення водоростями бактерицидних речовин. Тому в процесі доочищення стічних вод у біологічних ставках має місце не лише видалення біогенних та органічних речовин, а й бактеріальних забруднень. Як зазначалося, для цілей доочищення повинні застосовуватися суворо аеробні біологічні ставки. Обов'язковими умовами нормальної роботитаких ставків є дотримання оптимальних водних організмів реакції середовища (pH) і температури, і навіть наявність розчиненого кисню щонайменше 1 мг/л. Важливе значення має перемішування води, яке перешкоджає утворенню анаеробних зон та сприяє процесам стабілізації якості води.
Дуже великий внесок у самоочищення вод тварин – мешканців водойм. Переробляючи в харчових зв'язках органічну речовину, створену рослинами, тварини-консументи частину цієї речовини розкладають до вихідних простих сполук - води та вуглекислого газу, решта у вигляді екскрементів переходить у форму, що найбільш ефективно використовується мікроорганізмами-редуцентами. Частина органічної речовини відкладається в донних мулах.
Вплив на процеси самоочищення водойм. Концентрація вольфраму 1 мг/л в експериментальній водоймі гальмує ВПК, процеси амоніфікації та нітрифікації органічних сполук, зростання мікрофлори. Концентрація вольфраму 0,1 мг/л гальмує процеси самоочищення води на 10-20%, а 0,01 мг/л не впливає на них.
Надходження до річкової води речовин-забруднювачів порушує фізико-хімічну рівновагу в річковому потоці. Для відновлення в ореолах розсіювання забруднювачів відбувається самоочищення води. Самоочищення - це система механічних, хімічних та біологічних процесів, що знижують кількість забруднювачів та змінюють форму їх знаходження. Самоочищення здійснюється при розведенні атмосферними опадами або водою приток.
Головним чинником процесів самоочищення води є її кисневе насичення. Під впливом розчиненого кисню відбуваються окислення органічних речовин і випадання їх на дно водойм у вигляді мінерального осаду.
Умови відведення зворотних (стічних) вод у водні об'єкти визначаються з урахуванням ступеня змішування зворотних (стічних) вод з водою водного об'єкта на відстані від місця випуску зворотних (стічних) вод до найближчого контрольного створу водокористування, а також фонового складу водних об'єктів у місцях випуску стічних вод вод. Природне самоочищення вод від речовин, що в них вступають до уваги, якщо цей процес досить виражений і його закономірності вивчені.
У природних умовкомплекс фізичних процесів самоочищення води від нафти складається з ряду складових: випаровування; осідання грудочок, особливо перевантажених наносами та пилом; злипання грудочок, зважених у товщі води; спливання грудочок, що утворюють плівку із включеннями води та повітря; зниження концентрацій зваженої та розчиненої нафти внаслідок осідання, спливання та змішування з чистою водою. Інтенсивність цих процесів залежить від властивостей конкретного виду нафти (щільність, в'язкість, коефіцієнт теплового розширення), наявності у воді колоїдів, завислих і привабливих частинок планктону і т. д., температури повітря і від сонячного освітлення.
Відомо, що при випуску біологічно очищених стічних вод у водойму бажано мати можливо більшу концентрацію розчиненого кисню в цих водах. Це дозволяє прискорити процеси самоочищення води водойми та покращити його кисневий режим.
Симбіоз бактерій та водоростей має місце на початкових етапах самоочищення води у ставках. До кінця процесу очищення симбіоз змінюється антагонізмом.
Слід підкреслити, що органічним речовинам побутових стічних вод супроводжує рясна сапрофітна і часто патогенна мікрофлора, тому концентрація органічних речовин у воді є непрямим показником масивності бактеріального забруднення водойм. Разом з тим про закінчення процесу мінералізації органічних речовин побутових стічних вод, а отже, про послаблення або усунення небезпеки забруднення водоймища в епідеміологічному відношенні певною мірою можна судити за ступенем бактеріального самоочищення води. Цим визначаються санітарне значеннязабруднення водойм органічними речовинами побутових стічних вод та обмеження його за величиною біохімічного споживання кисню (БПК).
За першим критерієм оцінюється вплив шкідливих речовин на процеси самоочищення води від органічних забруднень у стічних водах, для чого визначається кількість кисню, необхідна для окислення органічних речовин та розвитку водної мікрофлори. Характеристиками забрудненості води у разі є біологічне і хімічне споживання кисню (ВПК і ГПК - див. разд. 6.4.2).[ ...]
Відповідно до нормативних вимог по БПК при скиданні стічних вод у водоймища повна біохімічна потреба в кисні при 20°С не повинна перевищувати 3 мг/л у водоймі I категорії та б мг/л у водоймищі II категорії. При розрахунку допустимої величини БПКповно очищених стічних вод, що скидаються у водойму, поряд з можливим ступенем їх розведення у воді водоймища враховують і швидкість протікання процесів біохімічного, самоочищення води у водоймищі на ділянці від місця скидання стічних вод до найближчого пункту водокористування. Крім того, відомо, що вода деяких водойм природному станімає величину БПК, що перевищує нормативи за рахунок вмісту в ній гумінових речовин, а також унаслідок «цвітіння» водойми. У цих випадках, що не мають нічого спільного із забрудненням водоймища стічними водами, розрахунок органічних забруднень, що спускаються у водойму, здійснюється спеціально.
Дослідження впливу хімічних речовин на органолептичні властивості води (забарвлення, ціноутворення, запах, присмак) має більше практичного значення, оскільки зміна звичних для людей властивостей води легко виявляється і є своєрідним сигналізатором небезпек, що призводить до різкого зниженнякористування вододжерел. Експериментальне дослідження впливу хімічних речовин на загальний санітарний режим водойм проводиться з метою попередження порушення процесів самоочищення води водойми. Одночасне вивчення стабільності та трансформації речовини у воді має на меті визначення тривалості його вмісту у водному середовищі та гігієнічної оцінки можливих продуктівйого трансформації в порівнянні з вихідним речестЕсм відповідно до «Методичними укгзакіями до експериментального вивчення процесів трансформації хімічних речовин при їх гігієнічному регламентуванні у воді» (№ 2968-84).
Звичайна хімічна та технологічна характеристика речовин по розчинності у воді не повинна механічно переноситися в область гігієнічних досліджень, де, як правило, часто зустрічається з дуже малими концентраціями цих речовин у водоймах. Методика дослідження стабільності шкідливих речовин промислових стічних вод підпорядковується запитам санітарної практики, з погляду якої процес самоочищення води, що повільно протікає, втрачає своє значення.
Як зазначали багато авторів, всі гідробіонти є певною мірою очищувачами води, звідси й розвинулася тенденція покладати надто великі надії на процеси самоочищення води в природних водоймах. Але всі гідробіонти, особливо рослини і звані мікроорганізми, є водночас і забруднювачами води. Після відмирання нитчастих, зелених і синьо-зелених водоростей виділені продукти розкладання можуть настільки погіршити якість води, що вона стає непридатною для питних цілей. Багато авторів пропонували попереджати можливість виникнення «цвітіння» води, впливаючи на неї солями важких металів або пестицидами (Гусєва, 1952; Драчов, 1956, 1964).
У Південно-Казахстанському регіоні, що характеризується аридністю клімату, проблема раціонального водоспоживання є надзвичайно актуальною. У зв'язку з цим особливу важливість набувають питання, пов'язані як з вивченням джерел забруднення. водних ресурсів, і з розробкою методів їх очищення. Відомо, що в природному самоочищенні води величезна роль належить біоценозу організмів-гідробіонтів -бактеріям, водоростям, найпростішим, безхребетним, які у сформованих екологічних пірамідах, залежно від продуценто-консументної природи, роблять свій внесок у процес зниження концентрації токсичних інгредієнтів. Однак при масовому розмноженні організми-гідробіонти можуть утворювати обростання в трубах систем водопостачання підприємств, внаслідок чого відбувається закупорка труб та створюються проблеми з якісним та своєчасним забезпеченням. технологічних процесів. У цьому вивчення складу біоценозу фітообрастаний і розробка заходів боротьби із нею є актуальною проблемой.[ ...]
Враховуючи, що у вирішенні рівнянь (26) та (27) скрутним є лише обчислення величин 10-1, які відображають процес самоочищення води від органічних речовин, нами складена допоміжна таблиця 22.
Так як у водоймі відбувається процес (С біохімічного окисненняорганічних речовин, що супроводжується їхньою мінералізацією, розрахунок допустимого спуску стічних вод повинен враховувати не тільки можливе розведення, а й ступінь самоочищення води водоймища від органічного забруднення на шляху до найближчого пункту водокористування. Що стосується реального значення процесу самоочищення, то це буде залежати від швидкості біохімічного процесу /Ci і часу t - переміщення води з району випуску стічних вод до найближчого пункту водокористування.
Згідно з розрахунками Державного океанографічного інституту, щорічно з Північного моря до Балтійського надходить до 950 т детергентів та 80 т ртуті. Оскільки інтенсивність процесів самоочищення вод Балтійського моря досить низька, що пов'язано з невисокою температурою води, проблема стабілізації рівня забруднень та їх ліквідації з кожним роком набуває все більшого значення.
Озеро Байкал басейн. Байкал - унікальне прісноводне озеро, що посідає перше місце у світі за глибиною та обсягом водних мас. У ньому міститься близько 20% світових та понад 80% обсягу прісних вод країни. Екосистема Байкалу відрізняється дивовижним багатством і своєрідністю - в озері мешкає не менше 2400 видів та різновидів тварин та рослин. Його унікальною особливістю є наявність тонкого біологічного механізму самоочищення вод.
Гігієнічне значення факту розвитку мікрофлори під впливом ПАР може бути різним залежно від конкретних умов. Очевидно, розвиток у водоймі сапрофітних бактерій змінює умови самоочищення води від органічного забруднення, зокрема побутових стічних вод, а також змінює санітарно-показове значення цих мікроорганізмів. Розмноження тих самих бактерій у питній воді може позначитися негативно якості води. Розмноження патогенної мікрофлори у будь-якому випадку є негативним фактором з епідеміологічної точки зору.
У схему включено і дослідження, результати яких безпосередньо не враховуються щодо гігієнічних нормативів, але мають науково-практичне значення. Так, вивчення стабільності речовин у воді дозволяє виділити як речовини, що мають виражену стабільність, так і речовини, що змінюють склад і властивості у воді водойм. На підставі даних такого дослідження можна прогнозувати ступінь самоочищення води від шкідливих речовин промислових стічних вод, а це суттєво щодо умов спуску стічних вод у водойму. Вивчення захисної спроможності сучасних прийомів очищення та знезараження питної води дозволяє виділити речовини, які не затримуються або не знешкоджуються на водопровідних спорудах. У цих випадках дослідження з гігієнічного нормування повинні проводитися з особливою обережністю.
Біологічні ставки бувають зі штучною або природною аерацією. Останнім часом розроблено методику розрахунку штучних проточних ставків канального типу (рис. 50). Зазвичай їх будують на непридатних сільського господарства землях. У штучних біологічних ставках передбачається створення оптимальних режимівв процесах самоочищення води: штучне насичення киснем, штучне перемішування, водообмін між поверхневими і донними шарами води, посадка рослинності на схилах каналів і по берегах огороджувальних дамб, пристрій біологічно активного дна, оптимальна температура, постійна протока води і т.д. .]
Наявність бентосних організмів у відкритих водних джерелахмає дуже важливе значення для характеристики цих джерел. Залежно від екологічних факторівці мікроорганізми поділяють на морські, прісноводні, мікроорганізми солоних озер, боліт, струмків, річок, водоспадів, гарячих ключів та мінеральних джерел. У прісноводних джерелах бентосні мікроорганізми беруть участь у очищенні води: органічні речовини мінералізують, а відновлені речовини неорганічного походження окислюють; домінуюча роль цих процесах належить мікробам. Найбагатшим на бактерії є поверхневий шар мулу, який дуже істотно впливає на розвиток і життєдіяльність мікроорганізмів у водоймах і водотоках. У самоочищенні вод значна роль належить нитчастим сіро- та залізобактеріям. Перші окислюють сірководень у солі сірчаної кислоти, ніж оберігають рибу від загибелі; другі - залізо (II) у залізо (III). На дні водойм відбуваються також процеси бродіння з утворенням метану та вуглекислоти. У 1 г мулу міститься від 100 тис. до 1 млн. бактерій, що відновлюють сульфати; від 10 до 100 тис. тіонових, близько 1000 нітрифікуючих, від 10 до 100тис. денітрифікуючих бактерій; близько 100 анаеробних і така сама кількість аеробних руйнівників клітковини. У мулі зустрічаються також бактерії, що окислюють метан і водень, збудники бродіння, анаеробний фіксатор атмосферного азоту та ін.
Одним із суттєвих наслідків зміни гідрологічного режиму річок у зв'язку зі створенням водосховищ, ліквідацією паводків та зниженням швидкостей течій є уповільнення водообміну у річкових системах. Уповільнення водообміну призводить до змін гідрофізичних, гідрохімічних та гідробіологічних процесів, що спільно з режимом регулювання водних запасів водосховищ, зумовлює зміну процесів самоочищення вод у порівнянні з річковими, визначає термічний режим верхнього та нижнього б'єфу. Водообмін багато в чому визначає основні гідрологічні особливості водосховищ, є інтегральним показником інтенсивності взаємозв'язку річкових вод з екосистемами, що склалися і формуються.
Ролі бактерій у природі дуже різноманітні, що з різними джерелами енергії, використовуваними різними групами бактерій. Багато гетеротрофних аеробні бактеріїє редуцентами у екосистемах. У ґрунті вони беруть участь в утворенні родючого шару, перетворюючи лісову підстилку та гниючі залишки тварин у гумус. Бактерії ґрунту також розкладають органічні сполуки до мінеральних речовин. Встановлено, що до 90% С02 потрапляє в атмосферу за рахунок діяльності бактерій та грибів. Бактерії беруть участь у біогеохімічних циклах азоту, сірки, фосфору. Самоочищення води в природних водоймах, а також очищення стічних вод проводиться аеробними та анаеробними гетеротофними бактеріями.
Аналіз кількісних співвідношень між вірусами, фагами кишкових паличок та БГКП, виявленими в натурних умовах, також свідчить про більшу показовість фага у відображенні вірусного забруднення як сильно, так і помірно забрудненої. річкової води. Ці дані дозволили обгрунтувати кількісні критерії фага кишкових паличок, які гарантують епідемічну безпеку щодо вірусного забруднення води джерел господарсько-питного водопостачання - трохи більше 1000 БОЕ за 1 л (Т. 3. Артемова та інших., 1977). Ця ж величина свідчить про завершення процесів самоочищення води вододжерела від вірусів при встановленні зон санітарної охорони водопроводів (Г. А. Багдасар'ян, Л. А. Мишляєва, 1976).
Скидання аналізованих забруднюючих речовин на виділених ділянках та в великих містахбуло визначено за даними звітності 2ТП (водгосп) за 1989 рік та розподілено за вищезгаданими ділянками. Скидання забруднюючих речовин у містах Орел, Калуга, Олексин, Серпухов, Ступіно, Кашира, Коломна, Рязань, Касимов, Викса, Муром, Павлово, Богородськ, Дзержинськ, що стоять безпосередньо на стволі р. Оки, що приймалися за відповідною таблицею звітності 2ТП (водгосп) і віднімали з скидів забруднюючих речовин у стовбур нар. Оки на відповідних ділянках. Скидання забруднюючих речовин у малі річки, які не представлені у звіті ДХІ, приймалися як скиди, що надходять безпосередньо до стовбура нар. Окі. Це дещо завищувало їхній вплив на концентрацію забруднюючих речовин у нар. Оке, оскільки не враховувалося самоочищення води у руслах цих малих річок. Виникаюче завищення одержуваних при моделюванні концентрацій забруднюючих речовин можна віднести «в запас надійності» заходів щодо очищення стічних вод.
З санітарної точки зору великий інтерес становлять процеси природного очищення води або самоочищення водойм. Процес самоочищення не відбувається у чистих водах, а розвивається лише у зв'язку із надходженням забруднень.
Фактори самоочищення водойм від забруднень, у тому числі від сторонніх мікроорганізмів (біологічне самоочищення) численні і різноманітні. Умовно їх можна поділити на три групи – фізичні, хімічні, біологічні.
Фізичні фактори. Серед цих факторів першорядне значення мають розведення, розчинення і перемішування забруднень, що надходять. Осідання у воді нерозчинних опадів також сприяє самоочищенню. На мікрофлору води впливає сонячна радіація, гідростатичний тиск, температура та ін.
Розведення. Швидке та інтенсивне розведення забруднюючих вод чистою водою водоймища призводить до падіння концентрації органічних сполук, тобто. зменшення концентрації поживних речовин, що і призводить до прискорення відмирання бактерій, що потрапили ззовні, у тому числі і патогенних. Самоочищення проточної води в річках відбувається інтенсивніше, ніж у стоячих водах (озерах, ставках).
В результаті розведення стічних вод, що потрапили у водойму, значною кількістю чистої водизбільшується їх прозорість, що сприяє глибшому проникненню ультрафіолетових променів сонячного світла, що згубно діють як на сапрофітні, так і на патогенні мікроорганізми. Ступінь розведення береться до уваги також при нормуванні хімічних забруднень, що надходять у водойми.
Осіданняу воді нерозчинних опадів, відстоювання забруднених вод також сприяє самоочищенню водойм. Мікроорганізми через власну силу тяжкості або адсорбації на інших органічних і неорганічних частинках поступово осідають на дно, піддаються подальшому впливу інших факторів самоочищення.
Температура. Є відмінності в інтенсивності самоочищення водойм влітку та взимку, а також у спекотній, помірній та холодній кліматичних зонах. У літній часмікроорганізми починають активно розмножуватися вже в стоках, а у воді водойм їх кількість зменшується. Взимку процеси мікробіального самоочищення сповільнюються: розмноження бактерій відбувається лише поблизу стоків, швидкість відмирання знижується, високий вмістмікроорганізмів у водоймі триває довше, ніж улітку. Тому санітарний стан водойм взимку гірший, до того ж зниження температури сприяє збереженню в ній ентеробактерій – збудників. кишкових інфекцій. Водний шлях поширення кишкових інфекцій спостерігається найчастіше взимку.
Хімічні фактори. На процес самоочищення впливає окислення деяких органічних та неорганічних речовин, аерація води водойм, наявність деяких солей (наприклад, NaCl), галогенів (йод, бром та ін), рН води.
Надходження у складі стічних вод великої кількості шкідливих хімічних сполук (детергентів, нафтопродуктів, пестицидів) пригнічує розмноження сапрофітної флори, пригнічує біоценози, які беруть активну участь у процесах самоочищення. Все це може сприяти подовженню термінів виживання патогенних мікроорганізмів у воді, що підвищує епідемічну небезпеку водойми.
Біохімічні фактори. Деякі хімічні фактори самоочищення (зміна рН, поява продуктів метаболізму та ін) тісно пов'язані з біологічними факторами, найчастіше є наступним закономірним етапом прояву їхньої дії. Ці фактори є сполучною ланкою між хімічними та біологічними факторами. Іноді їх виділяють у самостійну групу.
Біологічні фактори . На темпи самоочищення водойм впливають конкурентні взаємини, які складаються між різними групами мікроорганізмів у боротьбі за кисень та поживні речовини.
Сутність антагоністичні дії автохтонної мікрофлори щодо алохтонних бактерій, вірусів, мікроскопічних грибів полягає у виділенні мікробами-антагоністами токсичних речовин та сполук типу антибіотиків. Вода деяких озер і особливо морська вода має бактерицидні властивості.
Гідролітичні мікроорганізми сприяють очищенню, розкладаючи білки, жири, вуглеводи відмерлих рослин та тварин. Велике значення у самоочищенні від забруднення нафтопродуктами відіграють нафтоокисні бактерії. Беруть участь мікроорганізми також у руйнуванні канцерогенних вуглеводнів.
Біологічне самоочищення пов'язане також з дією фагів, які удосталь потрапляють у водойми разом із самими бактеріями. Поблизу населених пунктіввиявляється підвищення концентрації фагів патогенних ентеробактерій. Проте прояви діяльності фагів необхідна щодо висока температура.
У процесі самоочищення води беруть участь деякі представники фітопланктону, найпростіші, водні рослини, тварини (наприклад, молюски-біофільтратори).
Сукупність всіх перелічених факторів призводить до того, що навіть у дуже забруднених водоймищах у міру віддалення від джерела забруднення і з часом вода стає чистішою і гігієнічні якості її покращуються.
Loading...