Екологічна оцінка стану довкілля Коростишивського району та розробка заходів з його поліпшення

Тема дипломного проекту

«Екологічна оцінка стану довкілля Коростишивського району та розробка заходів з його поліпшення»

РЕФЕРАТ

Об'єкт дослідження: водні об'єкти Коростишівського району, зокрема р. Тетерів.

Мета роботи: розробка комплексу заходів по покращенню питної води Коростишівського району, проведення аналізу між використанням води Житомирської області та Коростишівського району.

Проблема водних ресурсів для України надзвичайно актуальна. На сучасному етапі розвитку суспільства однією з найважливіших проблем є охорона водних ресурсів — джерел водопостачання населення, підприємств та інших споживачів води. Необхідність охорони водних ресурсів викликається недостатньою потужністю очисних споруд, неефективністю їх роботи, внаслідок перевантаження та спрацювання обладнання. За експертними оцінками забезпеченість водними ресурсами в Україні становить близько 50% потрібного об'єму споживання води. Попри те, що останнім часом спостерігається тенденція до зниження обсягів використання води на потреби галузей народного господарства, а отже, відповідно і зменшення обсягів загального водовідведення, частка забруднених стоків у зворотних водах є досить високою, що викликає в кінцевому підсумку суттєве забруднення водойм стічними водами. Промисловість Житомирщини, зокрема добувна, характеризується високим споживання води і підвищеним попитом водних ресурсів на господарчо-побутові потреби. Використання води в добувній промисловості залежить від технологій виготовлення продукції і має специфічні особливості. Виходячи із специфіки і умов виробництва продукції добувній промисловість є одним із джерел забруднення водоймищ Коростишівського району.

Даний проект складається з 7 графічних листів та сторінок пояснювальної записки, в яку входить вступ, 5 розділів, висновки, список використаної літератури (51 джерело), 1 додатки.

Ключові слова: Гідросфера, водні ресурси, водопостачання населення, очисні споруди, біологічне очищення, окислювальні процеси, дрібнодісперсна аерація, бофільтрація, осад, біоплівка, іонообмінний пристрій.

Вступ У даний час проблема забруднення водних об'єктів (річок, озер, морів, грунтових вод і т.д.) є найактуальнішою, оскільки всім відомо — вираз «вода — це життя». Без води людина не може прожити більше трьох діб, але навіть розуміючи всю важливість ролі води в його житті, він все одно продовжує жорстко експлуатувати водні об'єкти, безповоротно змінюючи їх природний режим скиданнями і відходами. Тканини живих організмів на 70% складаються з води, і тому В. І. Вернадський визначав життя як живу воду. Води на Землі багато, але 97% - це солона вода океанів і морів, і лише 3% - прісна. З цих три четверті майже неприступні живим організмам, оскільки ця вода «законсервована» в льодовиках гір і полярних шапках (льодовики арктики і Антарктики). Це резерв прісної води. З води, доступної живим організмам, основна частина укладена в їх тканинах.

Потреба у воді у організмів дуже велика. Наприклад, для освіти 1 кг біомаси дерева витрачається до 500 кг води. І тому її потрібно витрачати і не забруднювати.

Основна маса води зосереджена в океанах. Вода, що випаровується з його поверхні, дає цілющу вологу природним і штучним екосистемам суші. Чим ближче район до океану, тим більше там випадає опадів. Суша постійно повертає воду океану, частина води випаровується, особливо лісами, частина збирається річками, в які поступають дощові і снігові води. Обмін вологою між океаном і суш вимагає дуже великої кількості енергії: на це витрачається до 1/3 того, що Земля одержує від Сонця.

Цикл води в біосфері до розвитку цивілізації був рівноважним, океан одержував від річок стільки води, скільки витрачав при її випаровуванні.

Якщо не мінявся клімат, то не міліли річки і не знижувався рівень води в озерах. З розвитком цивілізації цей цикл став порушуватися, в результаті поливу сільськогосподарських культур збільшилося випаровування з суші. Річки південних районів обміліли, забруднення океанів і поява на його поверхні нафтової плівки зменшило кількість води, випаровуваної океаном. Все це погіршує водопостачання біосфери. Частішими стають засухи, виникають вогнища екологічних бід, наприклад, багаторічна катастрофічна засуха в зоні Сахеля.

Крім того, і сама прісна вода, яка повертається в океан і інші водоймища з суші, часто забруднена, практично не придатною для пиття стала вода багатьох річок України та Житомирщини.

Метою дипломного проекту розробка комплексу заходів по покращенню питної води Коростишівського району, проведення аналізу між використанням води Житомирської області та Коростишівського району.

РОЗДІЛ 1 Теоретичні основи оцінки забруднення водних об'єктів

1.1 Суть і основні характеристики водних ресурсів Природні ресурси — основа життєдіяльності людини. Вода — один із найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством (сьогодні води використовується в тисячі разів більше, ніж нафти чи вугілля). Вона є головною складовою частиною всіх живих організмів. За участю води здійснюються численні процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла) тощо. Природна чиста вода містить розчинні речовини в кількості і пропорціях, до яких у процесі еволюції адаптувалося все живе. Але розвиток цивілізації зумовив перерозподіл речовин та появу сполук, які не характерні для живої природи. До того ж швидкість їх появи перевищує темпи пристосування живих організмів до нових умов зміненого середовища.

Чистої води стає дедалі менше попри те, що її якість є запорукою здоров’я, основою життя на Землі. Однією з головних причин негативних наслідків антропогенного впливу на водні об'єкти є споживацьке відношення до них. Вода, як природний ресурс, на відміну від нафти, газу, вугілля, поступово відновлюється в процесі глобального водообміну. Тому водні ресурси довго вважалися невичерпними та здатними до самоочищення.

Однак, збільшення антропогенного впливу на водні джерела та ландшафти водозбірних басейнів (значні обсяги споживання води в економічній діяльності, зростання скидів забруднених вод у поверхневі водойми тощо) призвело до порушення умов формування стоку і водного режиму, зниження самовідновлюваної спроможності водних ресурсів, зумовило зменшення водності річок, зниження їхньої біопродуктивності.

Незважаючи на те, що протягом останніх десятиріч інтенсивність водокористування залишалась постійною, а подекуди скоротилась, розвиток сучасного виробництва супроводжується зростаючим залученням водних ресурсів такими водоємкими галузями, як промисловість, сільське та комунальне господарство. На даний час обсяги водокористування в басейнах річок практично досягли верхньої межи, внаслідок чого виникла суперечність поміж попитом на воду та можливостями його задоволення як за кількістю, так і за якістю, особливо для питних потреб.

Найбільшим за обсягом повного водоспоживання і використання свіжої води серед водокористувачів є промисловість, особливістю використання води якою є відносно значні її втрати і великі об'єми в обороті. Сільське господарство, як за обсягами використаної води, так і за безповоротними її втратами, також належить до найбільш водоємних галузей економіки. Застосування на великих площах засобів хімізації сільськогосподарського виробництва, відходи тваринницьких комплексів зумовлюють потрапляння їх із стічними водами та внаслідок горизонтальної фільтрації з полів у водні об'єкти, спричинюючи підвищення вмісту органічних та мінеральних сполук, що негативно впливає на якість води З величезної кількості фізико-хімічних чинників, що впливають на населення гідросфери, порівняно небагато мають провідне екологічне значення. До таких чинників перш за все відносяться фізико-хімічні властивості води і ґрунту розчинені і зважені у воді речовини, температура і світло, а останнім часом забруднення водоймищ, викликане діяльністю людини.

Вода як фізико-хімічне тіло надає безперервну дію на життя гідробіонтів. Вона не тільки задовольняє фізіологічні потреби організмів, але і служить їм опорою, доставляє кисень і їжу і відносить метаболіти, переносить статеві продукти і самих гідро біонтів. Завдяки рухливості води в гідросфері можливо існування прикріплених тварин, яких, як відомо, немає на суші. Тому властивості води — важливе середовища водного населення.

На перший погляд, зміна щільності води з підвищенням температури не так істотно. Проте слід врахувати, що щільність гідро біонтів відрізняється від одиниці лише у другому-третьому знаку після коми. Тому температурні коливання означають дуже багато що в сенсі зміни умов плавання (різна опорність середовища).

В порівнянні з іншими рідинами вода має порівняно невелику в’язкість, що обумовлює| її рухливість і полегшує плавання гідробіонтів. З підвищенням водної температури в’язкість помітно знижується. Із збільшенням солоності в’язкість води декілька зростає. Зміна в’язкості особливо сильна впливає на пересування дрібних організмів. З одного боку, вони володіють порівняно малопотужною локомоторною системою, тоді як відносна поверхня, пропорційно якій діють сили тертя, дуже велика. З іншого боку, в’язкість гальмує рух тим більше, чим ближче знаходяться зміщувані щодо один одного шари води. Для дрібних організмів вони розташовуються на дуже невеликих відстанях і тому подолання сил тертя зв’язане із значними витратами енергії.

Вода володіє порівняно високим коефіцієнтом поверхневого натягнення, який залежно від температури і солоності лежить в межах 0,771−0,765 Н/м². Поверхнева плівка надає організмам своєрідну опору, для використання якої виробляються специфічні адаптації, зокрема змочуваність або незмочуваність тілесного покриву. Організми з покривами, що не змочуються, знаходячись на поверхні води, підтримуються нею, і, будучи важче за воду, не тонуть. Гідробіонти легші, ніж вода утримуються в ній, упираючись в плівку, що знаходиться над ними.

В порівнянні з ґрунтом і повітрям вода відрізняється набагато більшою термостабільністю, що сприятливе для існування життя. Коли вода починає нагріватися, зростає випаровування, внаслідок чого підвищення температури сповільнюється. При охолоджуванні води нижче 0С і утворенні льоду, тепло, що виділяється, гальмує подальше пониження температури.

В порівнянні з повітрям вода набагато менш прозора, і падаюче в неї світло досить швидко поглинається і розсівається.

Колір води, її прозорість залежать від вибірковості поглинання і розсіювання різних променів. Від кольору води слід відрізняти колір|цвіт| поверхні, який на відміну від першого залежить від погодних умов і точки зору.

З окремих фізико-хімічних властивостей ґрунтів найбільше екологічне значення для водного населення мають розміри частино, щільність їх прилягання один до одного і стабільність взаєморозташування, ступінь змиву течіями і темп акумуляції за рахунок осідання зваженого матеріалу. Фізичні властивості ґрунтів перш за все характеризуються їх механічним і гранулометричним складом, під яким розуміють розмір зерен, створюючи дані складки.

З переходом від кам’янистих ґрунтів до піщаних і глинистих чисельність водних тварин звичайно збільшується, а їх середня маса знижується в результаті подрібнення представників гідро фауни (зменшення опорності ґрунту).

Умовами руху усередині ґрунту з різними гранулометричним складом пояснюється різниця в розмірах організмів, що мешкають в піску морських пляжів. Украй|надто| несприятлива для існування даного населення недостатня стабільність ґрунтів: осідання частинок, знос поверхневих шарів струмами води і переміщення частин щодо один одного. У першому випадку мешканці ґрунту засипаються шаром наносів, в другому — вимиваються і несуться течією, в третьому — перетираються і не можуть укорінятися.

Багато донних тварин харчуються, пропускаючи через себе ґрунт, і тому важливого значення набуває знаходження в ньому органічної речовини, яка утворюється в результаті попадання в ґрунт залишків організмів на тих або інших стадіях розкладання.

Дані відкладення тісно взаємодіють з водою. З ґрунту у воду безперервно надходять різні солі гази, тверді компоненти, назустріч цьому потоку йде іншій, що несе в донні відкладення різні мінеральні і органічні речовини з товщі води. Процеси взаємодії між ложем водоймища і його водною масою мають велике значення для життя гідробіонтів.

Природна вода існує і не у вигляді хімічної сполуки, що складається з водню і кисню, а є складним тілом, до складу якого крім молекул води входять самі різні речовини. Всі вони грають ту або іншу роль в житті водного населення. Найбільше екологічне значення мають для нього ступінь насичення води різними газами, концентрація іонів мінеральних солей, водневих іонів і органічних речовин, склад і концентрація зважених речовин.

З окремих газів найбільше значення для водного населення мають кисень, вуглекислий газ, сірководень і метан.

Для водного населення кисень є вирішальним чинником. На суші кількість кисню велика, крім того, через рухливість атмосферного повітря, деякої окремий, такий, що може виникати дефіцит швидко ліквідовується за рахунок дифузії і повітряних течій. У воді також відбувається вирівнювання концентрації кисню, але процес дифузії протікає в 320 разів повільніше, ніж на суші. По відношенню до кисню організми діляться на евриформи, здатні відповідно жити в межах широких і вузьких коливань концентрації кисню. У разі, коли адаптація гідробіонту до даного оксигеновмісном середовища виявляється недостатньої, він гине. Якщо подібне явище набуває масового характеру, то це називається замором.

Збагачення води вуглекислим газом відбувається в результаті дихання водних організмів. Зниження концентрації вуглекислого газу відбувається переважно при споживанні останнього фотосинтезуючими організмами. Високі концентрації вуглекислого газу смертельно небезпечні для тварин і тому багато джерел позбавлені життя. Лише деякі двосторонні молюски і рачки можуть порівняно довго виносити високі концентрації СО₂, нейтралізуючи його шляхом розчинення вапно раковин в своїй тілесній рідині. Для рослин високі концентрації СО₂ нешкідливі.

Сірководень у водоймищі утворюється майже винятково біологічним шляхом, за рахунок діяльності різних бактерій. Для водного населення він шкідливий як побічно, так і не посередньо. Для багатьох гідробіонтів він смертельний навіть в найменших концентраціях. Утворення великих кількостей Н₂S може викликати замори. Крім сірчаних бактерій Н₂S окислюю фотосинтезуючі пурпурні і деякі види зелених бактерій, що використовують сірководень як донора водню і що рятують тим самим населення водоймища.

Іони мінеральних солей грають в житті гідробіонтів саму різну роль: одні з них використовуються рослинами для побудови тіла і що одержали назву біогенів. На інших вони роблять фізіологічний вплив, викликаючи різкі зрушення в процесах обміну речовин. Види, що виносять великі коливання солоності, називаються евриолинними, на відміну від стенолинні, що не витримують такі перепади. Велике екологічне значення для гідробіологів має не тільки сумарна кількість іонів, але також і їх склад, співвідношення. Істотне значення має той факт, що із збільшенням солоності знижується точка замерзання води.

Зважені у воді речовини з відомим ступенем умовності можуть бути підрозділені на обурений грунт, що містить невелику кількість органічної речовини, і детрит, в якому його порівняно багато. Присутність у воді великої кількості зважених частинок робить на водне населення найрізноманітніший вплив. Зниження прозорості води в результаті обурення ґрунту з одного боку зменшує освітлення донних рослин, а з іншою — супроводжується збільшенням концентрації біогенів. Несприятливу дію надає мінеральна суспензія на тваринах, що фільтрують свій корм в товщі води, і засипаючи організми, що мешкають на ґрунті.

Температура, світло, звук і інші коливання впливають на водне населення або безпосередньо або грають роль умовних сигналів. До першого випадку відноситься, наприклад, вплив температури на протікання багатьох біологічних процесів, значення світла для фотосинтезу тощо.

Термічний режим окремих водоймищ визначається їх географічним положенням, завглибшки, особливістю циркуляції водних мас і багатьма інших чинників. Надходження тепла у водоймище залежить головним чином від проникнення сонячною радіацією і контакту з менш нагрітою атмосферою. Відому роль грає тепло випадних опадів. Останніми роками тепловий режим багатьох водоймищ зазнає істотні|суттєві| зміни під впливом надходження в них підігрітих вод з охолоджуючих контурів теплових і атомних станцій. Температурний водний баланс безумовно залежить від пори року.

У багатьох гідробіонтів, негативних температур, що періодично піддаються дії, виробляються адаптації, застережливі замерзання соків тіла. В основному вони зводяться до зниження точки замерзання соків і підвищення їх здібності до переохолодження. Завдяки цим адаптаціям деякі організми переносять пониження температури до -10'С, наприклад, мідії. Чим частіше і сильніше періодичні зміни температури в природних житлах гідробіонтів, тим вище їх стійкість до холодових і теплових пошкоджень.

Велике екологічне значення температура має як чинник що впливає на швидкість протікання процесів, зокрема дихання, зростання і розвитку. Підвищення температури звичайно супроводжується прискоренням всіх процесів.

У всіх випадках оптимальні для зростання амплітуди і швидкості зміни температури виявилися схожими з тими перепадами, які риби випробовують в природних житлах.

Мабуть, для організмів несприятливо стаціонарний стан чинника, якщо в природних умовах воно динамічно. Організми, історично адаптовані до екологічної різноманітності, не тільки ризестентні до нього, але і потребують його; екологічна одноманітність в своєму граничному виразі, що створюється в штучних умовах, не відповідає фізичним потребам організмів, зменшує їх життєдіяльність.

Особливо велике екологічне значення світло має для фотосинтезуючих рослин. Із-за його недоліку вони відсутні на багатокілометровій глибині океанічних вод. Рідше за рослину страждають від надлишку світла і відсутні в поверхневому шарі води, якщо його освітленість стає надмірною. Більшості тварин світло потрібне для розпізнавання середовища і орієнтації рухів. Під контролем світлового чинника відбуваються грандіозні міграції, коли кожна доба мільярди тонн живих організмів переміщаються на сотні метрів з поверхні в глибину і назад. У дуже великому ступені від світла залежить забарвлення гідробіонтів, яке у ряду тварин може навіть мінятися, забезпечуючи маскування.

Орієнтуючись на світло, гідробіонти знаходять для себе найбільш вигідне положення в просторі. Особливо велике значення світло має для організмів, що здійснюють добові міграції. В більшості випадків почало підйому і спуску визначається часом настання тієї або іншої освітленості.

Сприйняття звуку у водних тварин розвинене відносно краще, ніж у наземних. Звук швидше і довше розповсюджується у воді, ніж на суші. Відоме значення в житті гідробіонта мають шумові навантаження, пов’язані з діяльністю людини — роботою човнових і корабельних моторів, турбін, підводним бурінням тощо. У гідробіонтів одночасно знижується швидкість дихання, темп зростання і частка яйцеродних самок; звикання до шуму не спостерігається навіть після місячного вмісту риб в таких умовах.

Очевидно, вельми значну, але ще маловивчену роль грають в житті гідробіонтів електричні і магнітні поля. Завдяки високій чутливості електрорецепторів, багато гідробіонтів здатні сприймати багатющу інформацію, зокрема розрізняють особини свого вигляду і ворогів, швидкість і напрям течій, температуру, сольові і газові інгредієнти, а також встановлюють симптоми, передуючі аномальним природним явищам.

1.2 Характеристика забруднення водних об'єктів У сучасних умовах сильно збільшуються потреби людини у воді на комунально-побутові потреби. Об'єм споживаної води для цих цілей залежить від регіону і рівня життя і складає від 3 до 700 л на одну людину. В Києві, наприклад, на кожного жителя доводиться близько 550 л, що є одним з найвищих показників в країні.

З аналізу водокористування за 5−6 минулих десятиліть витікає, що щорічний приріст безповоротного водоспоживання, при якому використана вода безповоротно втрачається для природи, складає 4−5%. Перспективні розрахунки показують, що при збереженні таких темпів споживання і з урахуванням приросту населення і об'ємів виробництва до 2100 р. людство може вичерпати всі запаси прісної води.

Вже в даний час недолік прісної води випробовують не тільки території, які природа обділила водними ресурсами, але і багато регіонів, що ще недавно вважалися благополучними в цьому відношенні. В даний час потреба в прісній воді не задовольняється у 20% міського і 75% сільського населення планети.

Втручання людини в природні процеси торкнулося навіть крупних річок (такі, як Дніпро), змінивши у бік зменшення об'єми перенесених водних мас (стік річок). Вода, що використовується в сільському господарстві, здебільшого витрачається на випаровування і утворення рослинної біомаси і, отже, не повертається в річки.

Обмежені запаси прісної води ще більше скорочуються через їх забруднення. Головну небезпеку представляють стічні води (промислові, сільськогосподарські і побутові), оскільки значна частина використаної води повертається у водні басейни у вигляді стічних вод.

Під забрудненням водних ресурсів розуміють будь-які зміни фізичних, хімічних і біологічних властивостей води у водоймищах у зв’язку з скиданням в них рідких, твердих і газоподібних речовин, які заподіюють або можуть створити незручності, роблячи воду даних водоймищ небезпечною для використання, завдаючи збитку народному господарству, здоров’ю і безпеці населення. Під забрудненням, також слід розуміти такий стан водного об'єкту в офіційно встановленому місці його використання, коли має місце відхилення від норми, збільшення шкідливих компонентів, надлишок домішок, що порушують нормативи якості води.

Забруднення вод — несприятливі зміни складу і властивостей води водного об'єкта в результаті надходження до нього забруднюючих речовин.

Забруднююча речовина — речовина, що спричиняє погіршення якості води.

Критерієм забруднення води є погіршення її якості внаслідок зміни органолептичних властивостей і появи шкідливих для всього живого речовин, а також зміна температурного режиму води.

Забруднення Світового океану і континентальних вод здійснюється через:

стічні води промисловості (вода стічна — вода, що утворилася в процесі господарсько-побутової і виробничої діяльності (крім шахтної, кар'єрної і дренажної води), а також відведена з забудованої території, на якій вона утворилася внаслідок випадання атмосферних опадів;

стоки сільськогосподарських виробництв;

стоки населених пунктів.

Розрізняють первинне та вторинне забруднення водойм. Первинне пов’язане з надходженням до акваторії відходів господарської діяльності людини. Вторинним називається забруднення, що розвивається внаслідок біохімічних порушень в життєдіяльності живих організмів морів і прісних вод та веде до втрати природних зв’язків між організмами з різними типами живлення.

Основні забруднювачі природних вод:

¦ Хімічне забруднення. Найнебезпечніше хімічне забруднення — це токсичне. Водойми поступово перетворюються в «стічні канави цивілізації». Воно нищить живі організми. Через хімічне забруднення вода втрачає прозорість і в ній падає вміст кисню.

¦ Стічні води. Загальний об'єм стічних вод у світі 1870 кв. км. за рік, з яких 95% не очищених або недостатньо очищених. Максимальне забруднення стічними водами мають ділянки узбережжя водойм до глибини 100 м. Особливо небезпечним є забруднення внутрішніх морів.

¦ Біологічно-корисні речовини. Характеризуються негативною дією, якщо їх кількість у воді перевищує певний рівень. Наприклад, при зростанні концентрації фосфору більше 0,07 мг/м³ приводить до посилення розвитку рослинності водойм — до явища цвітіння води.

¦ ПАР.

¦ Хвороботворні мікроорганізми.

¦ Тверді відходи. Це різні предмети та їх залишки з пластику, скла, картону, дерева та інших матеріалі.

Основними джерелами забруднення і засмічення водоймищ є недостатньо очищені стічні води промислових і комунальних підприємств, крупних тваринницьких комплексів, відходи виробництва при розробці рудних копалин; води шахт, копалень, при обробці і сплаві лісоматеріалів; скиди водного і залізничного транспорту; відходи первинної обробки льону, пестициди і тощо. Забруднюючі речовини, потрапляючи в природні водоймища, приводять до якісних змін води, які в основному виявляються в зміні фізичних властивостей води, зокрема, поява неприємних запахів, присмаків тощо); в зміні хімічного складу води, зокрема, поява в ній шкідливих речовин, в наявності плаваючих речовин на поверхні води і відкладанні їх на дні водоймищ.

Виробничі стічні води забруднені в основному відходами і викидами виробництва. Кількісний і якісний склад їх різноманітний і залежить від галузі промисловості та її технологічних процесів. Вони поділяються на дві основні групи.

До першої групи відносяться стічні води содових, сульфатних, азотно-тукових заводів, збагачувальних фабрик свинцевих, цинкових, нікелевих руд і т.д., в яких містяться кислоти, луги, іони важких металів і ін. Стічні води цієї групи в основному змінюють фізичні властивості води.

Стічні води другої групи скидають нафтопереробні, нафтохімічні заводи, підприємства органічного синтезу, коксохімічні і ін. В стоках містяться різні нафтопродукти, аміак, альдегіди, смоли, феноли і інші шкідливі речовини. Шкідлива дія стічних вод цієї групи полягає головним чином в окислювальних процесах, внаслідок яких зменшується вміст у воді кисню, збільшується біохімічна потреба в ньому, погіршуються органолептичні показники води.

Нафта і нафтопродукти на сучасному етапі є основними забруднювачами внутрішніх водоймищ, вод і морів, Світового океану. Потрапляючи у водоймища, вони створюють різні форми забруднення: плаваючу на воді нафтову плівку, розчинені або емульговані у воді. Нафтопродукти, що осіли на дно важкі фракції тощо. При цьому змінюється запах, смак, забарвлення, поверхневе натягнення, в’язкість води, зменшується кількість кисню, з’являються шкідливі органічні речовини. Таким чином вода стає токсичною і представляє загрозу не тільки для людини. 12 г нафти роблять непридатною для вживання тонну води.

Досить шкідливим забруднювачем промислових вод є фенол. Він міститься в стічних водах багатьох нафтохімічних підприємств. При цьому різко знижуються біологічні процеси водоймищ, процес їх самоочищення, вода приймає специфічний запах карбону.

На життя населення водоймищ згубно впливають стічні води целюлозно-паперової промисловості. Окислення деревної маси супроводжується поглинанням значної кількості кисню, що приводить до загибелі ікри, мальків і дорослих риб. Волокна і інші нерозчинні речовини засмічують воду і погіршують її фізико-хімічні властивості. На рибах і на їх кормі - безхребетних — несприятливо відображаються мілеві сплави. З гниючої деревини і кори виділяються у воду різні дубильні речовини. Смола і інші екстрактні продукти розкладаються і поглинають багато кисню, викликаючи загибель риби, особливо памолоді і литки. Крім того, мілеві сплави сильно засмічують річки, а топляк нерідко повністю забиває їх дно, позбавляючи риб нерестовищ і кормових місць.

Атомні електростанції радіоактивними відходами забруднюють річки. Радіоактивні речовини концентруються найдрібнішими планктонними мікроорганізмами і рибою, потім по ланцюгу живлення передаються іншим тваринам. Встановлено, що радіоактивність планктонних мешканців в тисячі раз вища, ніж води, в якій вони живуть.

Стічні води, що мають підвищену радіоактивність (100 кюрі на 1 л і більше), підлягають похованню в підземні безстічні басейни і спеціальні резервуари.

Зростання населення, розширення старих і виникнення нових міст значно збільшили надходження побутових стоків у внутрішні водоймища. Ці стоки стали джерелом забруднення річок і озер хвороботворними бактеріями і гельмінтами. В ще більшому ступені забруднюють водоймища миючі синтетичні засоби, що широко використовуються в побуті. Вони знаходять широке вживання також в промисловості і сільському господарстві. Хімічні речовини, що містяться в них, поступаючи із стічними водами в річки і озера, роблять значний вплив на біологічний і фізичний режим водоймищ. В результаті знижується здібність вод до насичення киснем, паралізується діяльність бактерій, мінералізуючих органічні речовини.

Викликає велику турботу забруднення водоймищ пестицидами і мінеральними добривами, які потрапляють з полів разом із стоками дощової і талої води. В результаті досліджень, наприклад, доведено, що інсектициди, що містяться у воді у вигляді суспензій розчиняються в нафтопродуктах, якими забруднені річки і озера. Ця взаємодія приводить до значного ослаблення окислювальних функцій водних рослин. Потрапляючи у водоймища, пестициди нагромаджуються в планктоні, рибі, а по ланцюжку живлення потрапляють в організм людини, діючи негативно як на окремі органи, так і на організм в цілому.

У зв’язку з інтенсифікацією тваринництва все більш дають про себе знати стоки підприємств даної галузі сільського господарства.

Стічні води, що містять рослинні волокна, тваринні і рослинні жири, фекальну масу, залишки плодів і овочів, відходи шкіряної і целюлозно-паперової промисловості, цукрових і пивоварних заводів, підприємств м’ясо-молочної, консервної і кондитерської промисловості, є причиною органічних забруднень водоймищ.

У стічних водах зазвичай, до цієї ж категорії органічних відносяться біологічні (бактерії, віруси, гриби, водорості) забруднення в комунально-побутових, медико-санітарних водах і відходах шкіряних і шерстомойних підприємств.

Нагріті стічні води теплових ЕС, виробництв викликають «теплове забруднення», яке загрожує досить серйозними наслідками: в нагрітій воді менше кисню, різко змінюється термічний режим, що негативно впливає на флору і фауну водоймищ, при цьому виникають благо приємні умови для масового розвитку у водосховищах синьо-зелених водоростей — так званого «цвітіння води». Забруднюються річки і під час сплаву, при гідроенергетичному будівництві, а з початком навігаційного періоду збільшується забруднення судами річкового флоту.

1.2.1 Забруднення поверхневих вод Якість води більшості водних об'єктів не відповідає нормативним вимогам. Багаторічні спостереження за динамікою якості поверхневих вод знаходять тенденцію збільшення числа створів з високим рівнем забрудненості (більше 10 ГДК) і числа випадків екстремального високого вмісту (понад 100 ГДК) забруднюючих речовин у водних об'єктах.

Стан водних джерел і систем централізованого водопостачання не може гарантувати необхідної якості питної води, а у ряді регіонів (Донбас) цей стан досяг небезпечного рівня для здоров’я людини. Служби санітарно-епідеміологічного нагляду постійно наголошують на високому забрудненні поверхневих вод.

Близько 1/3 всієї маси забруднюючих речовин вноситься в вододжерела з поверхневим і зливовим стоком з територій санітарно невпорядкованих місць, сільськогосподарських об'єктів і угідь, що впливає на сезонне, в період весняного паводку, погіршення якості питної води, що щорічно відзначається в крупних містах, у тому числі і в Київі. У зв’язку з цим проводиться гіперхлорування води, що, проте небезпечно для здоров’я населення у зв’язку з утворенням хлорорганічних з'єднань.

Одним з основних забруднювачів поверхневих вод є нафта і нафтопродукти. Нафта може потрапляти у воду в результаті природних її виходів в районах залягання. Але основні джерела забруднення пов’язані з людською діяльністю: нафтовидобутком, транспортуванням, переробкою і використанням нафти як паливо і промислову сировину.

Серед продуктів промислового виробництва особливе місце по своїй негативній дії на водне середовище і живі організми займають токсичні синтетичні речовини. Вони знаходять все більш широке використання в промисловості, на транспорті, в комунально-побутовому господарстві. Концентрація цих з'єднань в стічних водах, як правило, складає 5−15 мг/л при ГДК — 0,1 мг/л. Ці речовини можуть утворювати у водоймищах шар піни, особливо добре помітний на порогах, перекочуваннях, шлюзах. Здібність до піноутворення у цих речовин з’являється вже при концентрації 1−2 мг/л.

Найпоширенішими забруднюючими речовинами в поверхневих водах є феноли, органічні речовини, що легко окисляються, з'єднання міді, цинку, а в окремих регіонах країни — амонійний і нітритний нітрогени, лігнін, ксантогенати, анілін, мітив, меркаптан, формальдегід і ін. Величезна кількість забруднюючих речовин вноситься в поверхневі води із стічними водами підприємств чорної і кольорової металургії, хімічної, нафтохімічної, нафтової, газової, вугільної, лісової, целюлозно-паперової промисловості, підприємств сільського і комунального господарства, поверхневим стоком з прилеглих територій.

Невелику небезпеку для водного середовища з металів представляють ртуть, свинець і їх з'єднання.

Розширене виробництво (без очисних споруд) і вживання отрутохімікатів на полях приводять до сильного забруднення водоймищ шкідливими з'єднаннями. Забруднення водного середовища відбувається в результаті прямого внесення отрутохімікатів при обробці водоймищ для боротьби зі шкідниками, надходження у водоймища води, що стікає з поверхні оброблених сільськогосподарських угідь, при скиданні у водоймища відходів підприємств-виробників, а також в результаті втрат при транспортуванні, зберіганні і частково з атмосферними опадами.

Разом з отрутохімікатами сільськогосподарські стоки містять значну кількість залишків добрив (азоту, фосфору, калію), що вносяться на поля. Крім того, великі кількості органічних сполук азоту і фосфору потрапляють із стоками від тваринницьких ферм, а також з каналізаційними стоками. Підвищення концентрації живильних речовин в ґрунті приводить до порушення біологічної рівноваги у водоймищі.

Спочатку в такому водоймищі різко збільшується кількість мікроскопічних водоростей. Із збільшенням кормової бази зростає кількість ракоподібних, риб і інших водних організмів. Потім відбувається відмирання величезної кількості організмів. Воно приводить до витрачання всіх запасів кисню, що міститься у воді, і накопиченню сірководню. Обстановка у водоймищі міняється настільки, що вона стає непридатною для існування будь-яких форм організмів. Водоймище поступово «вмирає».

Сучасний рівень очищення стічних вод такий, що навіть у водах, що пройшли біологічне очищення, зміст нітратів і фосфатів достатній для інтенсивного евтрофікування водоймищ.

Евтрофікація — збагачення водоймища біогенами, стимулююче зростання фітопланктону. Від цього вода каламутніє, гинуть бентосні рослини, скорочується концентрація розчиненого кисню, задихаються риби і молюски, що мешкають на глибині.

У багатьох водних об'єктах концентрації забруднюючих речовин перевищують ГДК, встановлені санітарними і рибоохоронними правилами.

1.2.2 Забруднення підземних вод Забрудненню піддаються не тільки поверхневі, але і підземні води. В цілому стан підземних вод оцінюється як критичне і має небезпечну тенденцію подальшого погіршення.

Підземні води (особливо верхніх, неглибоко залягаючих, водоносних горизонтів) вслід за іншими елементами навколишнього середовища випробовують забруднюючий вплив господарської діяльності людини. Підземні води страждають від забруднень нафтових промислів, підприємств гірничодобувної промисловості, полів фільтрації, шламонакопічувачів і відвалів металургійних заводів, сховищ хімічних відходів і добрив, звалищ, тваринницьких комплексів, не каналізованих населених пунктів. Відбувається погіршення якості води в результаті підтягання некондиційних природних вод при порушенні режиму експлуатації водозаборів. Площі вогнищ забруднення підземних вод досягають сотень квадратних кілометрів.

Серед забруднювачів підземних вод переважають: нафтопродукти, феноли, важкі метали (мідь, цинк, свинець, кадмій, нікель, ртуть), сульфати, хлориди, з'єднання нітрогену.

Перелік речовин контрольованих в підземних водах не регламентований, тому не можна скласти точну картину про забруднення підземних вод.

В цілому, забруднення водойм всіх типів стало таким сильним, що у багатьох з них можливості самоочищення вичерпалися і почався процес деградації.

Для домішок, що забруднюють воду встановлено нормування чистоти води двох категорій водопостачання:

використання для потреб населення;

використання для риболовних цілей.

З точки зору якості води до кожної категорії ставляться різні вимоги. Правила встановлюють нормовані значення для наступних параметрів води: запах, смак, колір, температура, кількість домішок, склад і концентрація механічних домішок і розчиненого у ній кисню, склад ГДК (гранично допустимих концентрацій) отрути, шкідливих речовин та хвороботворних бактерій.

1.3 Екологічне становище водних об'єктів України Спостерігається збільшення випадків аварійних залпових скидів. Основна їхня частина скидається в річки Донецько-Придніпровського регіону. Найбільше забруднення води в Україні спостерігається у басейні Дніпра, а також на півдні України та в Криму. Ріка Дніпро є головною водною артерією України, водостоком майже для половини всієї території країни. Однак вода в ній забруднюється комунальними, промисловими та сільськогосподарськими стоками, зокрема у середній течії річки.

У 2004 р. обсяг стічних вод, що скидаються у природні поверхневі водойми, зменшився порівняно з 2000 р. на 221 млн. м³ і зрівнявся з обсягом 2003 р., у тому числі без очищення — на 141 млн. м³.

Найбільше забруднених вод скидається в Дніпропетровській та Донецькій областях (відповідно 776,9 та 962,4 млн. м³). Високий рівень забруднених стічних вод у Луганській, Київській, Харківській та Одеській областях (відповідно 616,4, 558,8, 328,8 та 263,7 млн. м³). По всіх регіонах України спостерігається тенденція до зниження обсягу скинутих забруднених стоків у природні поверхневі водойми, за винятком Автономної Республіки Крим, Хмельницької та Рівненської областей, де у 2004 р. порівняно з 2003 р. кількість скинутих неочищених стоків збільшилася.

Азово-чорноморський регіон традиційно був санаторно-курортною зоною. Щороку близько 12,5 млрд. м³ стоків, з яких 2 млрд. м³ необроблені, потрапляють до Чорного моря. Основним забруднюючим компонентом Чорного моря є нафтопродукти. Забруднення нечистотами Азовського моря становить 4 млрд. м³, з яких 1,9 млрд. м³ необроблені. 66%), менша — в річки Південного регіону (13,5%). Найбільше забруднених скидів у 2004 р. припадало на річки Дніпро, Кальміус, Міус, Дністер, Чорне та Азовське моря.

Значного техногенного впливу нині зазнають підземні водоносні горизонти. В долинах Сіверського Дінця, річок Західного Донбасу, Кривбасу, Криму, Прикарпаття та інших зафіксовано понад 200 осередків стійкого забруднення експлуатованих водних горизонтів, що призвело до забруднення 6% розвіданих запасів підземних вод, а близько 24% опинилися під загрозою якісного виснаження.

Застосування мінеральних добрив і пестицидів при порушенні відповідних режимів внесення їх у ґрунт призвело до широкомасштабного забруднення ґрунтових вод. За експертними оцінками в річки та водойми щорічно виноситься близько 2,4 млн. т. Калію, 0,24 млн. т. Нітрогену та 0,12 млн. т. Фосфору.

Україна, країна з населенням біля 50 мільйонів чоловік та площею у 603 700 квадратних кілометрів, розташована у центрі Європи.

Усі води (водні об'єкти) на території України становлять її водний фонд.

До водного фонду України належать:

поверхневі води:

F природні водойми (озера);

F водостоки (річки, струмки);

F штучні водойми (водосховища, ставки) і канали;

F інші водні об'єкти;

підземні води та джерела;

внутрішні морські води та територіальне море.

Що стосується доступних для користування водних ресурсів, то Україна належить до країн з обмеженими водними ресурсами (водні ресурси обсяги поверхневих, підземних і морських вод відповідної території). У засушливий рік стік річок країни на душу населення складає 0,67 тисячі кубометрів. За запасами водних ресурсів у розрахунку на одиницю площі або на одного жителя Україна займає одне із останніх місць серед країн Європи. За визначенням Європейської Економічної Комісії ООН держава, водні ресурси якої не перевищують 1,5 тис. м³ на одного мешканця вважається водонезабезпеченою. Водомісткість валового національного продукту у кілька разів перевищує аналогічні показники у інших державах.

До найважливіших річок країни належать: Дніпро, Дністер, Сіверський Донець та Південний Буг. Крім того, водні ресурси нерівномірно розповсюджені по території, що ще більше ускладнює проблеми водопостачання. Поверхневі води є головним джерелом питного водопостачання. Приблизно 60% населення одержують воду з Дніпра, 15% - з інших поверхневих водойм та 25% населення користуються ґрунтовими водами (особливо у сільський місцевості). Нарешті, треба зауважити, що якість поверхневих вод в Україні звичайно недостатня для цілей питного водопостачання.

Як наслідок тривалого панування тоталітарної системи господарювання водні ресурси України зазнали значного антропогенного навантаження та деградації. Суттєвих якісних і кількісних змін зазнали поверхневі води. Зрегульовані головні річки, греблі, канали залишились нам у спадок від радянських часів, коли ніхто не замислювався над довготривалістю наслідків втручання людини у природу, навпаки, її підкорення вважалося за одне з найголовніших завдань.

Розвиток найбільш шкідливих та потужних галузей промисловості (хімічної промисловості, добування корисних копалин, металургії, енергетики, важкого машинобудування та інше) та екстенсивного сільського господарства в Україні як складової частини агропромислового комплексу колишнього СРСР спричинили значні забруднення водних ресурсів в нашій країні.

Основними джерелами питного водопостачання є поверхневі води — близько 2/3 від загальної кількості (головним чином, річковий стік) та підземні води. Крім того, в загальний фонд прісних поверхневих вод України входять природні водойми та водосховища. В Україні потреба у господарсько-питній воді надзвичайно велика і в основному вона забезпечується за рахунок поверхневих джерел, на які припадає 75% всієї води, що постачається централізовано. Разом з тим, забруднення джерел водопостачання досягло такого рівня, що водопровідні очисні споруди вже не в змозі забезпечити надійну очистку питної води.

Склад води природних поверхневих джерел не є постійним. У них безперервно відбуваються процеси окислення, відновлення, осадження великих і важких частинок, а також біохімічні процеси, що призводять до самоочищення води. Дуже сильно змінюється склад поверхневих вод за сезонами року, внаслідок атмосферних опадів. Постійна зміна складу води не дозволяє запроектувати очисні споруди, які б завжди працювали в оптимальному режимі. У зв`язку з цим одним з найважливіших завдань водопідготовки є використання реагентів і процесів, які б дали можливість гнучко регулювати технологію з метою оптимізації режиму.

Дніпро є головною водоносною артерією України. З Дніпра на території України забезпечується водою близько 30 млн. чоловік. Більшість поверхневих та підземних водних джерел беруть свій початок від Дніпра.

За останні 10−15 років проходила інтенсивна деградація малих річок України в результаті необмеженого надходження до них шкідливих речовин. На сьогоднішній день стан малих річок та природних водойм катастрофічний їх наповнення знизилось, якість води — незадовільна.

Поверхневі води найбільше підлягають антропогенному впливу. Так, тільки 45% стоків, які надходять до річки Дніпро, проходять очищення.

Склад речовин, які потрапляють до поверхневих вод різних регіонів, дуже різноманітний та залежить від багатьох складових: виду промислових та сільськогосподарських виробництв в районі водозабору, кількості та якості очисних споруд, кліматичних, ландшафтних умов та т. ін.

Не краща ситуація і з підземними водами. Внаслідок потрапляння інгредієнтів токсичних відходів у ґрунт близько 60% розвіданих підземних вод стали непридатними для використання, а 24% перебувають на грані виходу з загального питного балансу. Питоме водопостачання населення України, що користується централізованим водопостачанням, досягло 370 л/чол. на добу — це щонайменше в 2 рази вище, ніж середній рівень водопостачання у передових країнах світу (середньодобове споживання води одним мешканцем Києва складає 410−450 літрів, тоді як у Барселоні (Іспанія) 106; Амстердамі (Нідерланди) — 100; Антверпені (Бельгія) — 85 л/чол. на добу).

1.4 Характеристика методів очищення стічних вод

1.4.1 Загроза інфекційних захворювань Неочищені каналізаційні стоки — одне з головних джерел загрози для здоров’я людини, оскільки люди і тварини бувають заражені патогенами (хвороботворними бактеріями і іншими паразитами). Заражені люди або тварини можуть виділяти з екскрементами величезну кількість патогенів або їх яєць. Іноді людина служить переносником інфекції, навіть не відчуваючи симптомів захворювання. Якщо заражені каналізаційні стоки потраплять в питну воду, на джерела їжі або в місця для купання, паразити можуть інфікувати багато людей. В деяких випадках інфекція передається через харчові ланцюги. Наприклад, устриці, можуть заковтувати паразитів, які передаються людині, коли він вживає в їжу устриць. Тому устричні «банки», забруднені каналізаційними стоками, закриті для лову. Крім того, деякі види харчових продуктів рекомендується завжди піддавати термічній обробці.

У більшості випадків патогенні організми виживають зовні господаря не більше декількох днів, а їх число, що потрапило в його тіло, визначає вірогідність розвитку інфекції. Отже, коли густина населення низька, перенесення патогенів відбувається відносно рідко, оскільки рівень їх розповсюдження невеликий і проходить досить багато часу між виділенням їх в зовнішнє середовище одним господарем і зустріччю з іншим. Проте, чим вище густина населення, тим вірогідніше зараження. Живучи і працюючи в густозаселенних містах, люди стають надзвичайно уразливими для патогенних організмів.

Перш ніж в середині XIX в. був встановлений зв’язок між захворюваннями і наявністю в покидьках патогенів, в містах часто траплялися спустошливі епідемії. В даний час в більшості країн прийняті санітарно-гігієнічні правила, які запобігають такому «круговороту» патогенів, зокрема:

(1) дезинфекція запасів води для населення хлоруванням або іншими методами;

(2) особиста санітарія і гігієна, особливо під час приготування і роздачі їжі;

(3) збір і очищення каналізаційних стоків.

Багато хто зв’язує зниження захворюваності з успіхами сучасної медицини, але дякувати, перш за все, коштує санітарно-гігієнічних правил, часто сприйманих як щось саме собою розуміюче.

1.4.2 Зниження вмісту розчиненого кисню Скидання неочищених каналізаційних стоків у водоймища не тільки чревате небезпекою інфекційних захворювань, але і може стати причиною зниження вмісту розчиненого у воді кисню і деградації водних екосистем.

Органічна речовина, присутня в стоках, мисливська поєдаєтся редуцентами і детрітофагамі, які поглинають кисень в процесі дихання. Коли детриту надлишок, ці організми споживають розчинений кисень швидше, ніж він поповнює систему, і його запаси виснажуються. Концентрацію органіки в каналізаційних стоках часто виражають біологічною потребою в кисні (БПК), тобто кількістю кисню, яка потрібно редуцентам, щоб розкласти речовину, що поступила.

Виснаження запасів розчиненого кисню не завдає шкоди самим бактеріям-редуцентам, оскільки вони здібні до анаеробіченого дихання і бродіння. Анаеробні (позбавлені кисню) водоймища не тільки не можуть підтримувати життя риб, молюсків і ракоподібних, але і погано пахнуть, оскільки у багатьох продуктів безкисневого метаболізму вельми неприємний запах. Цим же обумовлений характерний запах каналізаційних стоків.

Крім того, виснаження запасів розчиненого кисню може збільшити небезпеку мікробного зараження. Багато патогенних організмів набагато довше живуть в анаеробних умовах. В середовищі, багатому киснем, вони швидко гинуть або з'їдаються іншими організмами.

1.4.3 Збір і очищення стічних вод Санітарна каналізаційної системи об'єднує всі стічні труби від розташованих в будівлях раковин, ванн і тощо, як стовбур дерева об'єднує всі його гілки. З підстави цього «стовбура» витікає суміш всього, що потрапило в систему, — початкові стоки, або початкові стічні води. Оскільки ми використовуємо величезний об'єм води для видалення мізерних кількостей відходів або просто ллємо її без особливої потреби, в первинних стоках на кожну частину відходів доводиться приблизно 1000 частин води, тобто в них 99,9% води і 0,1% відходів. З додаванням зливових вод розбавлення ще більш збільшується. Але відходи або забруднювачі первинних стоків мають величезне значення. Їх підрозділяють на три категорії.

Сміття і пісок. Сміття — це ганчірки, пластикові пакети і інші предмети, що потрапляють в систему з туалетів або через лівнестоки, якщо ті ще не відокремлені. До піску умовно відносять і гравій; їх приносять в основному лівнестоки.

Органічна речовина, або колоїди. Це як живі організми, — патогени і непатогенні бактерії-редуценти — так і нежива органіка екскрементів, харчових відходів і волокон тканин і паперу. Термін колоїди означає, що цей матеріал не осідає, а зазвичай залишається зваженим у воді.

Розчинені речовини. Це в основному біогени, такі як з'єднання Нітрогену, Фосфору і Калію з продуктів життєдіяльності, що збагатять фосфатами з детергентів.

Щоб очищення було повним, водоочисні споруди повинні усунути всі названі категорії забруднювачів. Сміття і пісок віддаляються на етапі перед очищення. Поєднання первинного і вторинного очищення дозволяє позбавитися колоїдного матеріалу. Розчинені біогени усуваються за допомогою доочистки. Необхідно також мати на увазі, що обробка стоків у кожному конкретному випадку не обов’язково повинна включати всі чотири етапи. Найчастіше вони доповнюють один одного залежно від обставин. Отже, в деяких місцях у водоймища все ще скидають просто початкові стоки, в інших здійснюють тільки первинне їх очищення, подекуди проводять вторинну, і лише небагато міст здійснює доочистку водостоків.

Передочищення. Сміття і пісок звичайно засмічують систему і гальмують подальше очищення стоків. Тому їх усунення вважається її попереднім етапом. Від сміття позбавляються, пропускаючи початкові стоки через стрижньові грати, тобто ряду стрижнів, розташованих на відстані близько 2,5 см один від одного. Потім сміття механічно збирають з грат і відправляють в спеціальну піч для спалювання. Очищена від сміття вода потрапляє в пісковловлювач, або пісковідстійник — місткість, що нагадує плавальний басейн, де рух води сповільнюється настільки, що пісок осідає; потім він механічно витягується звідти і вивозиться на звалище.