Файл: Екологія посібник.doc

Водоспоживання України становить близько 8% від світового. На водні об’єкти суші, які є основними джерелами водопостачання покладають зараз дві протилежні функції, з якими вони з часом все менше справляються, з одного боку – це джерела водоспоживання для побутових та технічних потреб, з другого – це водойми для скиду побутових та промислових стоків. В результаті вода у водних об’єктах така, що без відповідного очищення використовувати її вже не можливо.

Найбільшою мірою якість природних вод змінюється в результаті забруднення їх стічними водами промислових підприємств та комунального господарства, а також від поверхневого стоку з територій населених пунктів, промислових об’єктів, транспортних шляхів та сільськогосподарських угідь. На даний час в Україні щорічно скидається понад 20 км³ стічних вод, з них майже 6 км³ – неочищених та недостатньо очищених.

Забруднення води відбувається внаслідок надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної (кислоти, мінеральні солі, луги тощо) й органічної природи (нафта й нафтопродукти, органічні сполуки, поверхнево-активні речовини, миючі засоби, пестициди тощо). Більшість з них є отруйними для мешканців водойм. Це сполуки Арсену, Плюмбуму, Меркурію, Купруму, Хрому, Флуору тощо. Вони поглинаються фітопланктоном і передаються далі по харчових ланцюжках більш високоорганізованим організмам, що супроводжується кумулятивним ефектом, який полягає в тому, що у кожній наступній ланці харчового ланцюжка вміст шкідливих сполук підвищується. Крім того, стічні води, що містять розчинні органічні речовини або суспензії органічного походження, сприяють зниженню вмісту О₂ у воді. Особливої шкоди завдають нафта й нафтопродукти, які утворюють на поверхні води плівку, що перешкоджає газообміну між водою й атмосферою та знижує вміст кисню у воді. Осідаючи на дно водойм, органічні суспензії замулюють його і затримують або повністю припиняють життєдіяльність мікроорганізмів, що беруть участь у самоочищенні.

Кількість хімічних забруднювачів води постійно зростає і досягає зараз близько 1000 різновидів. Шкідлива дія багатьох з них має пролонгований вплив, тобто їхня дія виявляється в наступних поколіннях живих істот і полягає в появі шкідливих мутацій, генетичних розладах тощо.

Крім хімічного відбувається ще і фізичне забруднення води пов’язане із зміною її фізичних властивостей – прозорості, вмісту суспензій та інших нерозчинних домішок, радіоактивних речовин і температури.

Суспензії (пісок, глина, намул) потрапляють у водойми головним чином за рахунок поверхневого змиву дощовими водами з сільськогосподарських полів, а також з діючих підприємств гірничо-рудної промисловості. Пил надходить у водойми також з сильними вітрами, особливо в суху погоду. Тверді частинки різко знижують прозорість води, пригнічуючи процеси фотосинтезу водяних рослин, забивають зябра риб і інших водних тварин, погіршують смакові якості води. Особливу небезпеку для всього живого становлять радіоактивні домішки, що потрапляють у водойми завдяки викидам АЕС (особливо під час аварій), з частками золи від працюючих ТЕС тощо.

Теплове забруднення водойм є особливим видом забруднення гідросфери. Воно спричинене спуском у водойми теплих вод від різних енергетичних установок. Величезна кількість тепла, що надходить з нагрітими водами в річки й озера, істотно змінює їх термічний і біологічний режими. Серед теплових забруднювачів гідросфери перше місце посідають АЕС, які скидають у водойми воду, нагріту до 45°С.

Як свідчать спостереження, у річках які розташовані нижче за течією від діючих ТЕС і АЕС порушуються умови нересту риб, гине зоопланктон, риба уражається хворобами й паразитами.

Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки, особливо коли вони надходять у водойми без очищення. Проте навіть за наявності очисних споруд деяка кількість вірусів, бактерій тощо все ж не затримується фільтрами й потрапляє у водойми. Промисловими біологічними забруднювачами є підприємства шкірообробної промисловості, м’ясокомбінати, цукрові заводи.

Неочищені або недостатньо очищені стічні води, потрапляючи в природні водойми, мають здатність до самоочищення. Самоочищення відбувається внаслідок розведення стічних вод, випадання в осади твердих забруднювачів, хімічних й інших природних процесів, що призводять до видалення з водойми забруднювачів і сприяють поверненню води до її первісного стану. Проте здатність водойм до самоочищення має свої межі.

Гідросфера України сьогодні вже не спроможна самоочищуватися, саморегулюватися й самовідновлюватися – вона дедалі активніше деградує. Нині річки, озера і інші водойми самотужки вже не можуть подолати дедалі зростаюче антропогенне навантаження. Тому суспільство повинно вдатися до заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до стану, придатного для подальшого їх використання. Комплекс природоохоронних заходів захисту гідросфери включає:

- нормування якості води, тобто розробки критеріїв щодо її придатності для різних видів водокористування;

• скорочення обсягів скидів забруднень у водойми шляхом вдосконалення технологічних процесів;

• очистку стічних вод.

Скорочення обсягів скидів забруднень у водойми й перехід підприємств до роботи за схемою замкненого циклу водокористування є головним напрямом захисту водного середовища в промисловості. Розробка нових прогресивних технологій дозволяє різко скоротити потреби у воді, а інколи й зовсім відмовитися від неї.

У сільському господарстві, яке є основним споживачем води, слід запропонувати сувору економію води, раціональне її використання. Так, заміна поверхневого поливу більш раціональними методами (дощуванням, крапельним поливом тощо) дозволяє одержувати ті ж врожаї за витрат води у 5-7 разів менших. Зменшенню кількості пестицидів, фосфатів, нітратів у водоймах сприяє часткова заміна хімізації сільського господарства біологічними методами боротьби з шкідниками й хворобами рослин, чітке дотримання сівооборотів, виведення нових, більш продуктивних і стійких до хвороб і шкідників сортів сільськогосподарських культур.

Однак, всі ці прогресивні технології, спрямовані на зменшення об’ємів споживання води, можуть впроваджуватися тільки поступово. Тому сучасні природоохоронні технології очищенння стічних вод залишаються на цьому історичному періоді основним рубежем захисту водного середовища.

Залежно від фізичного стану, складу і концентрації забруднювальних речовин зараз використовують різні способи очистки стічних вод – механічний, хімічний, фізико-хімічний та біологічний.

Водопостачання - це сукупність заходів із забезпечення водою різних користувачів (населення, промисловості, транспорту тощо). Комплекс інженерних споруд, які здійснюють водопостачання, називають системою водопостачання, або водопроводом. Усі сучасні системи водопостачання населених місць є централізованими, кожна з яких забезпечує водою велику групу користувачів.

Для водопостачання використовуються природні джерела води: поверхневі - відкриті водойми (річки, озера, водосховища, моря) і підземні (грунтові та артезіанські води). Найбільш придатні для потреб населення - підземні води. Але для постачання водою великих населених пунктів підземних джерел часто виявляється недостатньо, і отримання з них значної кількості води є економічно не вигідним. Тому для водопостачання великих міст і промислових об'єктів використовують переважно поверхневі джерела прісної води [10–19].

Витрати води на побутові потреби з кожним роком збільшуються. У 2013 році вони виростуть до 130млн. м³. Річний "раціон" промисловості у 2012 році становив 440 млн. м³ на початок 2013 р. він збільшиться до 600 млн. м³.

У США, найбільш індустріальній країні світу, загальна кількість води, що споживається, у 1950 р. становила 275 млрд. м³ (при кількості населення 200 млн. чоловік), зараз становить приблизно 850 млрд. м³ а в 2013 р. збільшиться до 3 тис. л в рік на одну людину. Запасів води, по підрахункам американських вчених, вистачить до 2050 р. Потім будуть вичерпані підземні води і наступить "водний голод".

У країнах Європи споживання води йде такими ж темпами, як і у США, але запаси води тут менші, тому виснаження водних запасів тут очікується раніше. Споживання води промисловістю і населенням, наприклад, Будапешту, за останні 25 років зросло у 25 разів. Приблизно 45 % води споживається населенням, 34 % - промисловістю. Передбачають, що до 2014 р. загальна потужність водозбірних споруд центральних міст досягне 475 млн. м³.

2. Приклади розрахунків

Задача №2.1. Визначити розмір збору за рік за скиди забруднюючих речовин в Чорне море, якщо відомо, що підприємство щоквартально скидає (таблиця 6.1):

Таблиця 6.1 – Вихідні дані для розрахунку

Скиди нормативні протягом І – ІV кварталів за виключенням 22 днів серпня. При роботі джерела скиду у понадлімітному режимі кількість забруднюючих речовин, що поступали у водний об’єкт кожної доби, на 50 % перевищувала нормативне значення.

Крім зазначеного у цьому році підприємством було скинуто: 0,051 т етилмеркурхлориду з ГДК у воді рибогосподарських водойм 0,0001 мг/л. Режим джерела скиду безперервний; 1 квартал дорівнює 90 днів.

Розв’язання

Розмір збору за скиди речовини (П_С) визначається за формулою:

Знаходимо з таблиці 6.2 (розділу VIII, Податкового кодексу України (ПКУ)): Н_б^{хлориди}= 27,03 грн/т; Н_б^{сульфати}= 27,03 грн/т; Н_б^{завислі реч.}= 27,03 грн/т.

За таблицею 6.3 знаходимо: норматив збору для етилмеркурхлориду складає 98741,38 грн/т.

За таблицею 6.4 знаходимо регіональний (басейновий) коригувальний коефіцієнт К_рб, який для Чорного моря дорівнює 2.

Маса викиду забруднюючої речовини за 1 добу:

1. в межах ліміту:

хлориди: М_Лі= 970,3/90 = 10,78 т;

сульфати: М_Лі= 748,6/90 = 8,32 т;

завислі речовини: М_Лі= 10,95/90 = 0,12 т.

2. понад ліміту:

хлориди: М_Пі= 10,78·1,5 = 16,17 т;

сульфати: М_Пі= 8,32·1,5 = 12,48 т;

завислі речовини: М_Пі= 0,12·1,5 = 0,18 т.

Тривалість роботи джерела в лімітному режимі за рік складає:

90·4 – 22 = 338 днів.

Відповідь: П_С = 12669,2 грн.

Таблиця 6.2 – Нормативи збору, який справляється за скиди окремих забруднюючих речовин у водні об'єкти.

Таблиця 6.3 – Нормативи збору, який справляється за скиди у водні об'єкти забруднюючих речовин, які не увійшли до таблиці 2.2 та на які встановлено гранично допустиму концентрацію або орієнтовнобезпечний рівень впливу (ОБРВ)

У разі скидання забруднюючих речовин в озера, ставки норматив збору, який справляється за скид забруднюючих речовин у ці водні об'єкти, збільшується у 1,5 рази.

Таблиця 6.4 - Регіональні (басейнові) коефіцієнти

Задача №2.2. Підібрати тип і кількість решіток для станції очистки води продуктивністю 40000 м³/д.

Розв’язання

1. Визначається секундна витрата стічних вод

м³/с.

2. По табл. 6.5 знаходимо коефіцієнт нерівномірності Кн=1,1 і визначаємо максимальну витрату стічних вод

м³/с.

Таблиця 6.5 – Коефіцієнти нерівномірності надходження стічних вод

Примітка. При проміжних значеннях середніх витрат стічних вод загальний коефіцієнт нерівномірності необхідно визначити інтерполяцією.

3. Необхідна площа поперечного перерізу робочих решіток при рекомендованій швидкості руху води в просвітах решітки м/с.

м².

4. При двох робочих решітках (N = 2) площа поперечного перерізу кожної буде

м².

5. Число просвітів решітки при їх ширині м і глибині води перед решіткою м

.

6. Ширина решітки при товщині стержня мм

м.

7. По одержаних розмірах (табл. 6.6) підбираємо решітку типу МГ9Т: дві робочі і одну резервну.

Таблиця 6.6 – Основні параметри механізованих решіток

8. Швидкість протікання стічної води через просвіти решітки МГ9Т

м/с.

9. Втрата напору в решітці

м.

10. Загальний підпір в решітці дорівнює трикратній втраті напору (при забрудненнях)

м.

11. Кількість відходів, які знімаються з решіток, при ширині просвітів 16...20 мм передбачається 8 л/рік (0,008 м³/рік) на 1 людину. Прийнявши норму водовідведення м³/д (91,25 м³/рік), можна знайти число жителів, яких зможуть обслуговувати ці решітки:

жит.

12. Кількість затриманих забруднень в рік становить

м³/рік,

або м³/д.

13. При їх густині кг/м³ маса забруднень протягом доби становить

кг/д.

При визначенні кількості затриманих забруднень, які утворилися при митті автомобілів, необхідно знати середню кількість забруднень від одного автомобіля, кількість автомобілів, що обслуговуються за добу, та продуктивність мийних машин.