Загрязняющие вещества влияют на сложные взаимосвязи, сло­жившиеся в водной среде в течение многих миллионов лет между ее обитателями и самой средой,- с одной стороны, и внутри се­мейств населяющих ее животных и растительных организмов,- с другой. Эти системы связей обладают определенной устойчиво­стью, гибкостью и самовосстановительной способностью, выработанной в процессе эволюции, так как природная среда сама по­стоянно изменяется.

Благодаря этим свойствам, водные бассейны могут самостоя­тельно нейтрализовать некоторое количество нефти, инородных химических веществ, бактерий и других видов загрязнений. Эту способность водоемов мы наблюдаем постоянно и повсеместно. Так, прямые потери нефти на земном шаре достигают примерно 5 млн. т в год. Этого количества достаточно, чтобы покрыть тон­ким слоем нефти площадь в 50 млн. кв. м. Если бы не было про­цессов самоочищения, то за 6-7 лет все воды земного шара покры­лись бы нефтяной пленкой и в них практически исчезла бы жизнь.

Процессы самоочищения в природе протекают очень медленно и не успевают за бурным ростом сбросов загрязнений в наш век технической революции. Чтобы предотвратить всеобщее загрязне­ние водной среды, необходимо срочное вмешательство человека.

Совокупность всех природных процессов, направленных на восстановление первоначальных свойств и состава воды соответ­ственно существовавшему ранее равновесию, называется самоочи­щением природных вод. Оно сопровождается также восстановле­нием микрофлоры, растительности и животного мира водного бассейна.

Способность к самоочищению водного объекта зависит от ин­тенсивности протекания в нем гидродинамических, биохимиче­ских, химических и физических процессов. Каждый водный объект имеет свой предел самоочищения. При этом имеет значе­ние общий объем воды в нем, интенсивность водообмена, степень динамического перемешивания вод, их температура, мощность слоя конвекционного перемешивания и другие факторы.

Обычно решающее значение в снижении в воде концентрации загрязняющих веществ принадлежит гидродинамическим процес­сам разбавления, главную роль в которых играет диффузно-турбулентное перемешивание водных масс. Когда объем воды в во­доеме невелик или расход воды в потоке недостаточен, чтобы разбавить загрязнение до неопасных концентраций, самоочище­ние затрудняется. В таких случаях при стационарном сбросе за­грязнений будет происходить даже увеличение концентрации за­грязняющих веществ.

Самоочищению в природных условиях способствуют неустой­чивость большинства компонентов загрязнений в водной среде, антагонизм между существующей и внесенной микрофлорой, а также гидрометеорологические, биологические и другие фак­торы. Например, нефть и нефтепродукты в водоеме подвергаются механическим и физическим превращениям под воздействием ветра, волнения и солнечной радиации. Частично они оседают на берегах, водной растительности, обволакивают взвешенные ча­стицы и вместе с ними оседают на дно, частично испаряются (испаряются наиболее легкие фракции, придающие воде специ­фический запах), подвергаются биохимическому и микробиологи­ческому распаду. А. А. Ворошилова и Е. В. Дианова отметили факт развития в поверхностной нефтяной пленке специфических микроорганизмов, способных разлагать нефтепродукты. Реакция идет по следующей схеме: углеводород + молекулярный кисло­род = углекислота + вода. Бактерии при этом играют роль катали­заторов.

Распад нефтепродуктов в результате биохимического окисле­ния происходит чрезвычайно медленно: 1 мг нефти потребляет за 8 дней всего 10-16% кислорода, теоретически потребного для полного окисления. Следовательно, полное биохимическое окис­ление нефти завершается примерно через 50-80 дней, в пять - во­семь раз медленнее, чем окисление органического вещества, содер­жащегося в бытовых сточных водах.

В прибрежных, наиболее прогреваемых районах процессы био­химического и микробиологического разложения нефти происхо­дят более интенсивно. В морях и озерах с удалением от берега и по мере увеличения глубины температура воды понижается и процессы биологического окисления замедляются. Поэтому пленка нефти на поверхности открытых участков озер, морей и океанов сохраняется более устойчиво, чем в прибрежных районах.

В зависимости от глубины водоема, времени года, силы и на­правления ветров площадь распространения и степень загрязне­ния нефтепродуктами изменяется. В холодное время года, при температуре воды ниже 8° С бактерии, разлагающие нефтепро­дукты, находятся в угнетенном состоянии. С весенним прогревом вод жизнедеятельность микроорганизмов усиливается, и они начи­нают способствовать минерализации нефтепродуктов, вследствие чего концентрация нефти в воде уменьшается.

Консервативные вещества (соли тяжелых металлов и другие), попавшие в воду, подвергаются одному лишь разбавлению. Сте­пень этого разбавления можно оценить путем выявления зон с различной концентрацией загрязняющих веществ и установле­ния границы, за которой концентрация загрязняющих веществ не превышает нормы по санитарным, биологическим или другим по­казателям. При устойчивых радиоактивных загрязнениях или когда сброс представлен веществами, которые входят в малых концентрациях в состав природных (незагрязненных) вод, за границу самоочищения водных масс принимается граница, за ко­торой концентрация загрязняющих веществ уравнивается с их содержанием в природных водах (например, с фоном радиоактив­ного излучения природных вод в данном районе в данный момент).

Органические соединения, попав в воду, наряду с разбавле­нием, еще и окисляются химическим и биохимическим путем. Ко­личество органического вещества, способного окисляться (до СО 2 и Н 2 О) под действием микрофлоры, оценивается полной биохими­ческой потребностью в кислороде (БПК). Суммарное содержание органических веществ в воде устанавливается путем определения величины химического потребления кислорода (ХПК), необходи­мого для их окисления. Если БПК близко к ХПК, значит, в воде присутствуют легко окисляемые загрязнения и процесс самоочищения в водоеме будет протекать сравнительно быстро и полно. Детергенты, гербициды и некоторые другие вещества тормозят процессы биохимического окисления.

Полностью устранить процессы загрязнения водной среды нельзя. Однако свести их к минимуму, устранить их вредное влияние на качество воды вполне возможно. Для этого необходимо довести сбросы загрязнений до уровня, который не превы­шал бы самоочищяющей способности вод данного водного объекта. Тем самым будет исключена опасность накопления за­грязнений в водной массе и на дне бассейна. Установить это рав­новесие можно путем расчета баланса между приходной и рас­ходной (нейтрализующей) частями инородных веществ в водах исследуемого объекта.

Самоочищение воды водоемов - это совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального (фонового) состояния водного объекта. Решающая роль при самоочищении принадлежит биологическим и физико-химическим процессам; последние преобладают при наличии в воде токсичных веществ, угнетающих биологические процессы. Самоочищающая способность реки зависит также от скорости речного потока, химического состава воды, ее температуры, массы взвешенных веществ, донного осадка, ила и др. Один из основных факторов самоочищения (снижение концентрации загрязнений)-это разбавление, хотя при этом имеет место снижение интенсивности процесса самоочищения.[ ...]

Самоочищение воды происходит не только на земледельческих полях орошения и полях фильтрации, но и в самом русле реки. Здесь протекают биохимические и физико-химические процессы, благодаря которым восстанавливаются химические и биологические качества воды. Сточная жидкость и нечистоты, попадая в водоемы, разбавляются водой. Часть микробов оседает на дно и там разрушается. Болезнетворные бактерии гибнут под влиянием света, неблагоприятной для них температуры, бактерицидного действия растворенного в воде кислорода. Огромное количество бактерий пожирают одноклеточные простейшие, рачки и другие зоопланк-тонные организмы.[ ...]

Самоочищение воды открытых водоемов от бактериальных загрязнений происходит за счет сложного комплекса физических, химических и биологических факторов, чему способствует разбавление загрязнений большой массой воды, перемешивание, оседание взвесей, влияние солнечного света, аэрация и т. п. Под влиянием биохимических процессов, протекающих в воде, в особенности окислительных, погибают патогенные микробы. Бактерии, кроме того, уничтожаются простейшими, которые заглатывают их как. пищу. Разрушающе действуют на бактерии также бактериофаги, микробы-антагонисты и антибиотики биологического происхождения

Самоочищение загрязненных природных вод происходит при многократном (1:7... 1:12) их разбавлении чистой водой. Эти процессы в замкнутых водоемах и подземных водах протекают медленно. Полное самоочищение воды Мирового океана произойдет только через 2600 лет, а подземных - через 5000 лет.[ ...]

Самоочищение воды от нефти - многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время.[ ...]

Состав воды природных поверхностных источников непостоянный. В них непрерывно происходят процессы окисления, восстановления, осаждения крупных и тяжелых частиц, а также биохимические процессы, приводящие к самоочищению воды. Очень сильно изменяется состав поверхностных вод суши по сезонам года, а также эпизодически в результате атмосферных осадков. Минерализация подземных вод, особенно глубоко залегающих, подвержена значительно меньшим колебаниям.[ ...]

Состав воды природных источников непостоянный. В ней непрерывно протекают процессы окисления, восстановления, осаждения крупных и тяжелых частиц, а также ряд биологических процессов, приводящих к самоочищению воды.[ ...]

Процесс самоочищения воды осуществляется в этих случаях за счет жизнедеятельности различных групп почвенных организмов- бактерий, грибов, водорослей, простейших, червей и членистоногих; на поверхности почвенных комочков образуется биологическая пленка.[ ...]

Процесс самоочищения воды водоема от загрязнений проф. С. Н. Строганов делит на две стадии: 1) перемешивание загрязненной струи со всей массой воды, т. е. явление чисто физическое; 2) самоочищение в собственном смысле слова, т. е. процессы минерализации органических веществ и отмирания внесенных в водоем бактерий.[ ...]

Качество воды подземных водоисточников при их использовании для хозяйственно-питьевых целей без очистки и обеззараживания должно соответствовать нормативам ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая», санитарно-микробиологический анализ выполняют методами, изложенными в ГОСТ 18963-73. Для оценки процесса микробного самоочищения в подземных водах определяют всю группу кишечных палочек, включая и лактозоотрицательные, и дополнительно энтерококки, длительно выживающие в подземных водах в условиях низких температур. Отсутствие фагов кишечных палочек может быть в этом случае надежным индикатором самоочищения вод от энтеровирусов (Е. И. Моложавая и др., 1976).[ ...]

Если сточные воды отводятся в водоем или в населенную живыми организмами почву, то упомянутые процессы происходят естественным путем. Живые организмы, отыскивающие себе питание в загрязненных сточных водах, имеются повсеместно. С увеличением количества питательных веществ их число быстро возрастает, а при израсходовании запасов питания они отмирают. Поскольку сброс сточных вод в водоемы происходит не однократно, а, как правило, носит регулярный характер, то можно считать, что микроорганизмы, находящиеся в наших водоемах, всегда обеспечены необходимыми питательными веществами. После того как загрязнения сточных вод подвергнутся разложению и расщеплению в результате многообразных физических, химических и биологических процессов, они постепенно уносятся вниз от места выпуска сточных вод. Мы называем этот процесс самоочищением водоема. Другими словами, самоочищение воды в реке или озере представляет собой возврат воды в естественное, первоначальное состояние, которое было нарушено в результате сброса в нее сточных вод.[ ...]

Интенсивность самоочищения вод от поступивших в них нефтепродуктов в значительной степени зависит от температуры: при 20-25°С за 20 суток окисляется 50-80% от общего количества поступившей в воду нефти, тогда как при 5 °С лишь 10-20% Часть содержащейся в воде нефти и продуктов ее разложения сорбируется донными отложениями, причем наибольшей сорбционной способностью обладают глинистые илы.[ ...]

Главный механизм самоочищения воды от отдельных групп органических веществ, когда биохимические воздействия выражены наиболее ярко, состоит в деградации нефти. Фракционирование и суммарное действие различных факторов после попадания нефти в воду хорошо известны; важное место в процессе разрушения нефтяных пятен принадлежит испарению. Углеводороды с длинными цепочками атомов углерода до С15 (температура кипения до 250 °С) улетучиваются с водной поверхности в течение 10 суток, углеводороды С15-С25 (250-400 °С) удерживаются намного дольше, а тяжелые фракции более С25 практически не испаряются. В целом только одно испарение может удалить до 50% углеводородов сырой нефти, до 10% тяжелой и до 75% легкой топливной нефти.[ ...]

В начале процесса самоочищения воды в прудах наблюдается симбиоз бактерий и водорослей, который к концу процесса сменяется антагонизмом. Отмирание бактерий и, в частности, патогенных кишечной группы происходит в результате выделения водорослями бактерицидных веществ. Поэтому в процессе доочистки сточных вод в биологических прудах имеет место не только удаление биогенных и органических веществ, но и бактериальных загрязнений. Как уже указывалось, для целей доочистки должны применяться строго аэробные биологические пруды. Обязательными условиями нормальной работы таких прудов является соблюдение оптимальных для водных организмов реакции среды (pH) и температуры, а также наличие растворенного кислорода не менее 1 мг/л. Важное значение имеет перемешивание воды, которое препятствует образованию анаэробных зон и способствует процессам стабилизации качества воды.[ ...]

Очень велик вклад в самоочищение вод животных - обитателей водоемов. Перерабатывая в пищевых связях органическое вещество, созданное растениями, животные-консументы часть этого вещества разлагают до исходных простых соединений - воды и углекислого газа, остальное в виде экскрементов переходит в форму, наиболее эффективно используемую микроорганизмами-редуцентами. Часть органического вещества откладывается в донных илах.[ ...]

Влияние на процессы самоочищения водоемов. Концентрация вольфрама 1 мг/л в экспериментальном водоеме тормозит ВПК, процессы аммонификации и нитрификации органических соединений, рост микрофлоры. Концентрация вольфрама 0,1 мг/л тормозит процессы самоочищения воды на 10-20%, а 0,01 мг/л не оказывает на них влияния .[ ...]

Поступление в речную воду веществ-загрязнителей нарушает физико-химическое равновесие в речном потоке. Для его восстановления в ореолах рассеяния загрязнителей происходит самоочищение воды. Самоочищение - это система механических, химических и биологических процессов, снижающих количество загрязнителей и изменяющих форму их нахождения. Самоочищение осуществляется при разбавлении атмосферными осадками или водой притоков.[ ...]

Главным фактором процессов самоочищения воды является ее кислородное насыщение. Под влиянием растворенного кислорода происходят окисление органических веществ и выпадение их на дно водоемов в виде минерального осадка.[ ...]

Условия отведения возвратных (сточных) вод в водные объекты определяются с учетом степени смешения возвратных (сточных) вод с водой водного объекта на расстоянии от места выпуска возвратных (сточных) вод до ближайшего контрольного створа водопользования, а также фонового состава водных объектов в местах выпуска сточных вод. Естественное самоочищение вод от поступающих в них веществ принимается во внимание, если этот процесс достаточно выражен и его закономерности изучены .[ ...]

В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипания комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т. д., температуры воздуха и от солнечного освещения.[ ...]

Известно, что при выпуске биологически очищенных сточных вод в водоем желательно иметь возможно большую концентрацию растворенного кислорода в этих водах. Это позволяет ускорить процессы самоочищения воды водоема и улучшить его кислородный режим.[ ...]

Симбиоз бактерий и водорослей имеет место на начальных этапах самоочищения воды в прудах. К концу процесса очистки симбиоз сменяется антагонизмом.[ ...]

Следует подчеркнуть, что органическим веществам бытовых сточных вод сопутствует обильная сапрофитная и весьма часто патогенная микрофлора, поэтому концентрация органических веществ в воде является косвенным показателем массивности бактериального загрязнения водоемов. Вместе с тем об окончании процесса минерализации органических веществ бытовых сточных вод, а следовательно, об ослаблении или устранении опасности загрязнения водоема в эпидемиологическом отношении в известной мере можно судить по степени бактериального самоочищения воды. Этим определяются санитарное значение загрязнения водоемов органическими веществами бытовых сточных вод и ограничения его по величине биохимического потребления кислорода (БПК).[ ...]

По первому критерию оценивается влияние вредных веществ на процессы самоочищения воды от органических загрязнений в сточных водах, для чего определяется количество кислорода, необходимое для окисления органических веществ и развития водной микрофлоры. Характеристиками загрязненности воды в этом случае являются биологическое и химическое потребление кислорода (ВПК и ХПК - см. разд. 6.4.2).[ ...]

В соответствии с нормативными требованиями по БПК при сбросе сточных вод в водоемы полная биохимическая потребность в кислороде при 20°С не должна превышать 3 мг/л в водоеме I категории и б мг/л в водоеме II категории. При расчете допустимой величины БПКполн очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоем, наряду с возможной степенью их разбавления в воде водоема учитывают и скорость протекания процессов биохимического, самоочищения воды в водоеме на участке от места сброса сточных вод до ближайшего пункта водопользования. Кроме того, известно, что вода некоторых водоемов в природном состоянии имеет величину БПК, превышающую нормативы за счет содержания в ней гуминовых веществ, а также вследствие «цветения» водоема. В этих случаях, не имеющих ничего общего с загрязнением водоема сточными водами, расчет спускаемых в водоем органических загрязнений осуществляется специально.[ ...]

Исследование влияния химических веществ на органолептические свойства воды (окраска, ценообразование, запах, привкус) имеет большее практическое значение, так как изменение привычных для людей свойств воды легко обнаруживается и является своеобразным сигнализатором опасностей, что приводит к резкому снижению пользования водоисточником. Экспериментальное исследование влияния химических веществ на общий санитарный режим водоемов проводится с целью предупреждения нарушения процессов самоочищения воды водоема. Одновременное изучение стабильности и трансформации вещества в воде преследует цель определения длительности его содержания в водной среде и гигиенической оценки возможных продуктов его трансформации по сравнению с исходным вещестЕсм в соответствии с «Методическими укгзакиями к экспериментальному изучению процессов трансформации химических веществ при их гигиеническом регламентировании в воде» (№ 2968-84).[ ...]

Обычная химическая и технологическая характеристика веществ по растворимости в воде не должна механически переноситься в область гигиенических исследований, где, как правило, приходится часто встречаться с весьма малыми концентрациями этих веществ в водоемах. Методика исследования стабильности вредных веществ промышленных сточных вод подчиняется запросам санитарной практики, с точки зрения которой медленно протекающий процесс самоочищения воды теряет свое значение.[ ...]

Как отмечали многие авторы, все гидробионты являются в какой-то мере очистителями воды, отсюда и развилась тенденция возлагать слишком большие надежды на процессы самоочищения воды в естественных водоемах. Но все гидробионты, особенно растения и так называемые микроорганизмы, являются в то же время и загрязнителями воды. После отмирания нитчатых, зеленых и синезеленых водорослей выделенные продукты разложения могут настолько ухудшить качество воды, что она становится не пригодной для питьевых целей. Многие авторы предлагали предупреждать возможность возникновения «цветения» воды, воздействуя на нее солями тяжелых металлов или пестицидами (Гусева, 1952; Драчев, 1956, 1964).[ ...]

В Южно-Казахстанском регионе, характеризующемся аридностью климата, проблема рационального водо-потребления является чрезвычайно актуальной. В этой связи особую важность приобретают вопросы, связанные как с изучением источников загрязнения водных ресурсов, так и с разработкой методов их очистки. Известно, что в естественном самоочищении воды огромная роль принадлежит биоценозу организмов-гидробионтов -бактериям, водорослям, простейшим, беспозвоночным, которые в сформированных экологических пирамидах, в зависимости от продуценто-консументной природы, вносят свою лепту в процесс снижения концентрации токсических ингредиентов. Однако при массовом размножении организмы-гидробионты могут образовывать обрастания в трубах систем водоснабжения предприятий, вследствие чего происходит закупорка труб и создаются проблемы с качественным и своевременным обеспечением технологических процессов. В этой связи изучение состава биоценоза фитообрастаний и разработка мер борьбы с ними является актуальной проблемой.[ ...]

Учитывая, что в решении уравнений (26) и (27) затруднительным является только вычисление величин 10- "1, которые отражают процесс самоочищения воды от органических веществ, нами составлена вспомогательная табл. 22.[ ...]

Так как в водоеме происходит проце(С биохимического окисления органических веществ, сопровождающийся их минерализацией, расчет допустимого спуска сточных вод должен учитывать не только возможное разбавление, но и степень самоочищения воды водоема от органического загрязнения на пути до ближайшего пункта водопользования. Что касается реального значения процесса самоочищения, то это будет находиться в зависимости от скорости биохимического процесса /Ci и времени t - перемещения воды из района выпуска сточных вод до ближайшего пункта водопользования.[ ...]

Согласно расчетам Государственного океанографического института, ежегодно из Северного моря в Балтийское поступает до 950 т детергентов и 80 т ртути. Поскольку интенсивность процессов самоочищения вод Балтийского моря довольно низкая, что связано с невысокой температурой воды, проблема стабилизации уровня загрязнений и их ликвидации с каждым годом приобретает все большее значение.[ ...]

Бассейн озера Байкал. Байкал - уникальное пресноводное озеро, занимающее первое место в мире по глубине и объему водных масс. В нем содержится около 20 % мировых и свыше 80 % объема пресных вод страны. Экосистема Байкала отличается удивительным богатством и своеобразием - в озере обитает не менее 2400 видов и разновидностей животных и растений. Его уникальной особенностью является наличие тонкого биологического механизма самоочищения вод.[ ...]

Гигиеническое значение факта развития микрофлоры под влиянием ПАВ может быть различным в зависимости от конкретных условий. Очевидно развитие в водоеме сапрофитных бактерий изменяет условия самоочищения воды от органического загрязнения, в частности бытовых сточных вод, а также изменяет санитарно-показательное значение этих микроорганизмов. Размножение тех же бактерий в питьевой воде может сказаться отрицательно на качестве воды. Размножение патогенной микрофлоры в любом случае является отрицательным фактором с эпидемиологической точки зрения.[ ...]

В схему включены и исследования, результаты которых непосредственно не учитываются при определении гигиенических нормативов, но имеющих научно-практическое значение. Так, изучение стабильности веществ в воде позволяет выделить как вещества, обладающие выраженной стабильностью, так и вещества, изменяющие состав и свойства в воде водоемов. На основании данных такого исследования можно прогнозировать степень самоочищения воды от вредных веществ промышленных сточных вод, а это существенно при определении условий спуска сточных вод в водоем. Изучение защитной способности современных приемов очистки и обеззараживания питьевой воды позволяет выделить вещества, которые не задерживаются или не обезвреживаются на водопроводных сооружениях. В этих случаях исследования по гигиеническому нормированию должны проводиться с особой осторожностью.[ ...]

Биологические пруды бывают с искусственной или естественной аэрацией. В последнее время разработана методика расчета искусственных проточных прудов канального типа (рис. 50). Обычно их строят на непригодных для сельского хозяйства землях. В искусственных биологических прудах предусматривается создание оптимальных режимов в процессах самоочищения воды: искусственное насыщение кислородом, искусственное перемешивание, водообмен между поверхностными и донными слоями воды, посадка растительности на склонах каналов и по берегам ограждающих дамб, устройство биологически активного дна, оптимальная температура, постоянный проток воды и т. д.[ ...]

Наличие бентосных организмов в открытых водных источниках имеет весьма существенное значение для характеристики этих источников. В зависимости от экологических факторов эти микроорганизмы подразделяют на морские, пресноводные, микроорганизмы соленых озер, болот, ручьев, рек, водопадов, горячих ключей и минеральных источников. В пресноводных источниках бентосные микроорганизмы принимают участие в очистке воды: органические вещества они минерализуют, а восстановленные вещества неорганического происхождения окисляют; доминирующая роль в этих процессах принадлежит микробам. Самым богатым на бактерии является поверхностный слой ила, который оказывает весьма существенное влияние на развитие и жизнедеятельность микроорганизмов в водоемах и водотоках. В самоочищении вод значительная роль принадлежит нитчатым серо- и железобактериям. Первые окисляют сероводород в соли серной кислоты, чем предохраняют рыбу от гибели; вторые - железо (II) в железо (III). На дне водоемов происходят также процессы брожения с образованием метана и углекислоты.В 1 г ила содержится от 100 тыс. до 1 млн. бактерий, восстанавливающих сульфаты; от 10 до 100 тыс. тионовых, около 1000 нитрифицирующих, от 10 до 100тыс. денитрифицирующих бактерий; около 100 анаэробных и такое же количество аэробных разрушителей клетчатки. В иле встречаются также бактерии, окисляющие метан и водород, возбудители брожения, анаэробный фиксатор атмосферного азота и др.[ ...]

Одним из существенных последствий изменения гидрологического режима рек в связи с созданием водохранилищ, ликвидацией паводков и снижением скоростей течений является замедление водообмена в речных системах. Замедление водообмена приводит к изменениям гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических процессов, что совместно с режимом регулирования водных запасов водохранилищ, обусловливает изменение процессов самоочищения вод по срав-нениию с речными, определяет термический режим верхнего и нижнего бьефа. Водообмен во многом определяет основные гидрологические особенности водохранилищ, является интегральным показателем интенсивности взаимосвязи речных вод со сложившимися и формирующимися экосистемами.[ ...]

Роли бактерий в природе очень разнообразны, что связано с различными источниками энергии, используемыми разными группами бактерий. Многие гетеротрофные аэробные бактерии являются редуцентами в экосистемах. В почве они участвуют в образовании плодородного слоя, преобразуя лесную подстилку и гниющие остатки животных в гумус. Бактерии почвы также разлагают органические соединения до минеральных веществ. Установлено, что до 90% С02 попадает в атмосферу за счет деятельности бактерий и грибов. Бактерии участвуют в биогеохимических циклах азота, серы, фосфора. Самоочищение воды в природных водоемах, а также очистка сточных вод производится аэробными и анаэробными гетеротофными бактериями.[ ...]

Анализ количественных соотношений между вирусами, фагами кишечных палочек и БГКП, выявленными в натурных условиях, также свидетельствует о большей показательности фага в отражении вирусного загрязнения как сильно, так и умеренно загрязненной речной воды. Эти же данные позволили обосновать количественные критерии фага кишечных палочек, гарантирующие эпидемическую безопасность в отношении вирусного загрязнения воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения - не более 1000 БОЕ в 1 л (Т. 3. Артемова и др., 1977). Эта же величина свидетельствует о завершении процессов самоочищения воды водоисточника от вирусов при установлении зон санитарной охраны водопроводов (Г. А. Багдасарьян, Л. А. Мышляева, 1976).[ ...]

Сбросы рассматриваемых загрязняющих веществ на выделенных участках и в крупных городах были определены по данным отчетности 2ТП (водхоз) за 1989 год и распределены по вышеназванным участкам. Сбросы загрязняющих веществ в городах Орел, Калуга, Алексин, Серпухов, Ступино, Кашира, Коломна, Рязань, Касимов, Выкса, Муром, Павлово, Богородск, Дзержинск, стоящих непосредственно на стволе р. Оки, принимались по соответствующей таблице отчетности 2ТП (водхоз) и вычитались из сбросов загрязняющих веществ в ствол р. Оки на соответствующих участках. Сбросы загрязняющих веществ в малые реки, не представленные в отчете ГХИ, принимались как сбросы, поступающие непосредственно в ствол р. Оки. Это несколько завышало их влияние на концентрацию загрязняющих веществ в р. Оке, поскольку не учитывалось самоочищение воды в руслах этих малых рек. Возникающее завышение получаемых при моделировании концентраций загрязняющих веществ можно отнести «в запас надежности» мероприятий по очистке сточных вод.

Несмотря на почти беспрерывное поступление разнообразных загрязнений в поверхностные водоемы, в наиболее мощных из них хотя и наблюдается ухудшение качества воды, но пока еще не катастрофическое. Прогрессированию загрязнения воды противостоят многочисленные природные физико-химические и биологические процессы, направленные на восстановление состояния водоема и получившие название "самоочищение".

Под самоочищением поверхностных водоемов подразумевают весь комплекс биологических, физических и химических процессов, которые обусловливают способность водоемов освобождаться от загрязнений, образовавшихся в результате распада аутохтонных (водных) организмов или вносимых со сточными водами.

Процесс самоочищения водоемов происходит благодаря следующим процессам:

1) разбавлению сточных вод водой водоема;

2) седиментации (или оседания) взвешенных нерастворенных веществ и яиц гельминтов;

3) использованию (поеданию) органических веществ зоопланктоном, рыбами;

4) химическим превращениям (окислительно-восстановительным, гидролизу и т.д.);

5) биохимическому окислению растворенных, в том числе коллоидных, органических веществ биоценозом микроорганизмов и др.

Одним из наиболее мощных путей самоочищения водоемов является биохимическое окисление, направленное на уменьшение органического загрязнения воды. При поступлении в водоем вместе со сточными водами растворенных органических веществ, природного и антропогенного происхождения, они минерализуются благодаря жизнедеятельности сапрофитных водных микроорганизмов, фито- и зоопланктона. Процессы биохимического окисления завершаются нитрификацией с образованием конечных продуктов распада - нитратов, карбонатов, сульфатов и пр. Для биохимического окисления органических веществ необходимо присутствие в воде растворенного кислорода. Запасы его восстанавливаются благодаря диффузии из атмосферного воздуха. В водоеме должен присутствовать также биоценоз водных сапрофитных аэробных микроорганизмов.

Биоценоз в зависимости от характера водоема, принимающего сточные воды, состоит из фито- и зоопланктона, различных видов рыб и других водных организмов.

Специальными исследованиями установлено, что в 1 м3 речной воды в летнее время содержится биоценоз микроорганизмов, общая поверхность которого равняется 5 м2.

Когда в водоем сбрасывают незначительное количество неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод (хозяйственно-бытовых или сточных вод животноводческих комплексов, предприятий пищевой промышленности и т. п.), начиная с места их выпуска, органические вещества подвергаются биохимическому расщеплению. Установлено, что биоценозы микроорганизмов вдоль течения реки строго разграничиваются на зоны сапробности. Под сапробностью подразумевают комплекс физиологических свойств определенного организма, обусловливающего его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ. Если сточные воды сбрасывать в небольшие реки, то они почти по всей длине, а большие реки на расстоянии до 60 км фактически выполняют функцию очистного сооружения. В таком сооружении биохимические процессы протекают в определенной последовательности: на участке выпуска биохимические процессы выполняют микроорганизмы, характерные для полисапробной, затем, ß-мезосапробной, олигосапробной и, наконец, катаробной зонам. Две последние свободны от загрязнения.

Зоне активной деятельности полисапробных микроорганизмов в водоеме свойственно значительное содержание нестойких органических веществ (белков, жиров, углеводов) и продуктов анаэробного распада (сероводород и другие газы). В а-мезосапробной зоне начинается распад органических веществ с образованием аммиака. В воде содержится много свободной углекислоты, в малых количествах - кислорода. В воде и донных отложениях протекают окислительно-восстановительные процессы. Развиваются микроорганизмы, обладающие значительной стойкостью к недостатку кислорода и большому содержанию угольной кислоты. В ß-мезосапробной зоне водоемов почти отсутствуют нестойкие органические вещества, которые полностью минерализовались. Концентрация кислорода и углекислоты на таком участке значительно колеблется в течение суток. Днем кислород может перенасыщать воду, углекислота исчезает почти полностью. Ночью же в воде наблюдается дефицит кислорода. Олигосапробная зона характерна для практически чистых водоемов, где содержится незначительное количество нестойких органических веществ и продуктов их минерализации. Наконец, катаробная зона свойственна чистым водоемам с их микро- и макронаселением (флорой, фауной), аэробными окислительными процессами и незначительным количеством микроорганизмов, свойственных воде водоема.

В процессе самоочищения водоемов не только окисляются органические вещества, но и отмирают патогенные, условно-патогенные и сапрофитные для кожи и слизистых оболочек человека микроорганизмы. Они гибнут вследствие уменьшения в воде питательных веществ, губительного действия солнечных лучей, конкурентных взаимоотношений с водной микрофлорой, бактерицидного действия антибиотических веществ, выделяемых грибами и другими водными сапрофитами, и т. д.

Весьма ограничена способность водоемов освобождаться, самостоятельно, от токсических химических веществ, поступающих в них, главным образом, со сточными водами промышленных предприятий. Относительно таких стойких загрязнителей, как тяжелые металлы, пестициды, другие хлорорганические соединения, способность водоема к самоочищению ограничивается процессами разбавления, сорбции на взвешенных веществах и активном иле с дальнейшей седиментацией и накоплением в донных отложениях. Некоторые экзогенные химические вещества разрушаются в воде водоемов под действием солнечных лучей (фотолиз), вследствие гидролиза или деструкции, осуществляемой микроорганизмами.

Следовательно, сброс в водоемы сточных вод с различным содержанием в них органических, бактериальных и химических загрязнителей приводит к неминуемому загрязнению водоема. Процессы самоочищения протекают очень медленно и на значительных участках от места сброса сточных вод. Их скорость зависит от мощности водоема, его состояния (уровня загрязнения) выше места выпуска сточных вод, от количества загрязнителей, поступающих со сточными водами. Способность водоема самоочищаться имеет пределы. В небольших и особенно непроточных водоемах способность к самоочищению незначительна. Исчерпывание способности к самоочищению вследствие продолжительного и чрезмерного поступления неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод неминуемо приведет к загрязнению водоема. А это при использовании ее населением для хозяйственно-питьевых или культурно-бытовых целей может привести к отрицательным последствиям для здоровья людей.

Интереснейшими явлениями природы являются способность водоемов к самоочищению и установление в них так называемого биологического равновесия. Оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов: бактерий, водорослей и высших водных растений, различных беспозвоночных животных. Поэтому одна из важнейших природоохранительных задач состоит в том, чтобы поддерживать эту способность.

Каждый водоем -- это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают. Если в водоем попадают бактерии или химические примеси, то в условиях девственной природы процесс самоочищения протекает быстро и вода восстанавливает свою первозданную чистоту. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические. Важным физическим фактором самоочищения водоемов является ультрафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды. Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу (определяемому по биохимической потребности кислорода -- ВПК) или по общему содержанию органических веществ (определяемому по химическому потреблению кислорода -- ХПК.

В процессе самоочищения водоема участвуют водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Двустворчатые моллюски -- постоянные обитатели водоемов -- являются санитарами рек. Пропуская через себя воду, они отфильтровывают взвешенные частицы. Мельчайшие животные и растения, а также органические остатки поступают в пищеварительную систему, несъедобные вещества оседают на слое слизи, покрывающем поверхность мантии двустворчатых. Слизь по мере загрязнения перемещается к концу раковины и выбрасывается в воду. Комочки ее представляют собой комплексный концентрат для питания микроорганизмов. Они и завершают цепь биологической очистки вод.

Самоочищающая способность реки зависит от многих природных факторов: объема речного стока, скорости потоков, химического состава воды, ее температуры и т. д. Учесть их все при прогнозировании оптимальных санитарных попусков очень трудно.

Действующие санитарные нормы требуют предельно минимального содержания загрязнений в очищенных сточных водах, сбрасываемых в водоемы. Однако во многих случаях глубокая очистка стоков в соответствии с этими нормами стоит значительно дороже, чем разбавление сточных вод, прошедших менее глубокую очистку, речной водой. Для интенсификации самоочищения рек возможно применение искусственной аэрации, которая очень эффективна, но пока еще не получила широкого распространения.

Процесс смешения и разбавления сточных вод в реках, озерах и водохранилищах. При определении степени смешения нельзя принимать в расчет весь расход реки, так как вблизи места выпуска достаточно полного смешения еще нет -- оно происходит на некотором расстоянии от места выпуска.

Для учета расхода реки, участвующего в смешении, т. е. процессов разбавления, вводят коэффициент смешения а, показывающий, какая часть расхода реки смешивается со сточной водой в данном створе.

Наиболее полная оценка физических процессов, происходящих в водоеме, может быть получена только гидравлическим моделированием.

Для создания наилучших условий разбавления при конструировании выпуска надлежит учитывать следующие положения:

• а) расположение выпуска должно быть в области устойчивых течений; не рекомендуется устраивать выпускное сооружение в небольших заливах, затонах и районах устойчивых циркуляционных течений;
• б) для создания наилучших условий подхода окружающей жидкости к выходящим из оголовков струям выпускные отверстия должны быть расположены над дном водоема на высоте не менее 1 м;
• в) направление выпуска сточных вод в плане должно соответствовать направлению наиболее устойчивых течений;
• г) ось выходящей из выпуска струи должна направляться под углом к горизонту, определяемым расчетом в зависимости от относительной глубины

Порядок расчета разбавления при выпуске сточных вод в озера и водохранилища следующий:

• а)исходя из расчетного расхода сточных вод, устанавливают площадь сечения сосредоточенного выпуска или суммарную площадь отверстий рассеивающего выпуска; выбор скорости истечения производится, как указано выше;
• б) устанавливают диаметры выпускных отверстий;
• в)для рассеивающего выпуска определяют расстояние между оголовками;
• г)последовательно рассчитывают параметры: р по формуле
• д)находят разбавление по формуле

Эффект смешения значительно повышается при использовании специальных рассеивающих выпусков и предварительном разбавлении сточных вод речной водой путем ее подачи из реки или из водохранилища насосами в береговую камеру выпуска.

Потребление и растворение кислорода в воде водоема. Для того чтобы процесс самоочищения протекал нормально, необходимо обеспечить определенные условия, основным из которых является наличие в водоеме после спуска в него сточных вод запаса растворенного кислорода.

В водоеме одновременно происходит, с одной стороны, потребление кислорода на минерализацию органических веществ, а с другой -- пополнение его за счет растворения кислорода, поступающего с поверхности водного зеркала, т. е. так называемая реаэрация.

Кислородный режим реки зависит от температуры. При повышении температуры воды скорость потребления кислорода возрастает, а так как скорость реаэрации при этом почти не изменяется, то летом минимум содержания кислорода наступает быстрее и содержание кислорода в реке будет меньше. Принимая к тому же во внимание, что растворимость кислорода в воде летом уменьшается, следует признать летние условия в отношении содержания кислорода в реке менее благоприятными, чем зимние (при отсутствии ледяного покрова).

Ледяной покров в зимнее время почти приостанавливает реаэрацию, и содержание растворенного кислорода может очень сильно уменьшиться. Наблюдались даже случаи гибели рыбы от недостатка кислорода. В этот период насыщение воды кислородом должно осуществляться аэрацией. Поверхность водохранилища в зоне аэрации остается свободной от льда, вода получает необходимое количество кислорода и качество ее улучшается.

В водохранилищах циркуляция воды в верхних слоях поддерживается благодаря действию ветра, что приводит к полному насыщению воды кислородом. Это, в свою очередь, создает нормальные условия для развития планктона, служащего пищей для рыб. Однако ниже определенного уровня перемешивающее действие ветра перестает сказываться и плотность воды быстро повышается. Вода из придонных слоев выше этого уровня подняться не может, в ней происходит накопление остатков растительных и животных организмов, опускающихся из верхних слоев и разлагающихся с образованием сероводородных соединений Следствием этого являются обескислороживание воды и значительное ухудшение ее качества.

Одной из мер, позволяющих уменьшить дефицит кислорода в застойных зонах водохранилищ, является искусственная их аэрация. Ее применение стимулирует развитие планктона и увеличивает рыбные запасы водохранилищ.

Бактериальное загрязнение водоемов. Наличие бактериальных загрязнений в бытовых сточных водах может быть причиной инфекционных заболеваний, возбудители которых могут распространяться через воду (холера, тиф, бактериальная дизентерия и др.). По общим требованиям к составу воды водоемов у пунктов санитарно-бытового водопользования вода не должна содержать возбудителей заболеваний.

В качестве показателя самоочищения водоемов чрезвычайно важное значение имеет снижение числа бактерий. Закономерность процесса самоочищения от бактериальных загрязнений еще не установлена полностью. Нередко в водоеме ниже выпуска сточных вод бактериальное загрязнение сначала возрастает, а затем начинается отмирание бактерий в процессе самоочищения воды. При этом максимум бактериального загрязнения может наступить значительно ниже места практически полного смешения. По данным С. Н. Строганова, такое явление наблюдалось во всех обследованных проточных водоемах.

До настоящего времени обнаружено отмирание в воде только водных сапрофитов и кишечной палочки. В какой связи с этими явлениями находится патогенная микрофлора, не выяснено, причем не отрицается возможность при определенных условиях размножения в воде возбудителей кишечных заболеваний. Многие патогенные микробы, в том числе микробы брюшного тифа и холеры, сохраняют жизнеспособность в воде довольно долго.

Для летне-осеннего периода С. Н. Строганов приводит следующие схематизированные данные о ходе процесса бактериального самоочищения. Через 24 ч остается не более 50% бактерий от максимального их числа, через 48 ч--10-- 25%, через 72 ч -- 10%, через 96 ч-- 0-5%.

Открытые водоемы почти непрерывно подвергаются разнообразным загрязнениям. Однако в крупных водоемах (реки, озера и др.) резкого ухудшения качества воды не наблюдается. Это объясняется тем, что вода в них под влиянием различных физико-химических и биологических процессов обладает способностью самоочищаться от взвешенных частиц, органических веществ, микроорганизмов и других загрязнений.

Процесс самоочищения водоемов протекает под влиянием разнообразных факторов, которые действуют одновременно в различных сочетаниях.

К числу таких факторов следует отнести: гидрологические - разбавление и смешивание попавших загрязнений с основной массой воды, механические - осаждение взвешенных частиц; физические - влияние солнечной радиации и температуры; биологические - сложные процессы взаимодействия водных растительных организмов с составными частями поступающих стоков; химические - превращение органических веществ в минеральные (минерализация).

При поступлении сточных вод в водоем происходит смешивание стоков с водой водоема, и концентрация загрязнений снижается. Кроме того, взвешенные минеральные и органические частицы, яйца гельминтов и микроорганизмы частично осаждаются, вода осветляется и становится прозрачной.

В процессе самоочищения происходит отмирание сапрофитов и патогенных микроорганизмов. Они погибают в результате: обеднения воды питательными веществами, бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей солнца, которые проникают в толщу воды более чем на 1 м, влияния бактериофагов и антибиотических веществ, выделяемых сапрофитами, неблагоприятных температурных условий, антагонистического воздействия водных организмов и др. факторов. Процессы самоочищения воды протекают более интенсивно в теплое время года, а также в проточных водоемах - реках. Существенное значение в процессах самоочищения воды имеют так называемые сапрофитная микрофлора и водные организмы. Некоторые представители микрофлоры водоемов обладают антагонистическими свойствами к патогенным микроорганизмам, что приводит к гибели этих микробов.

Простейшие водные организмы, а также зоопланктон (рачки, коловратки и др.), пропуская воду через свой кишечник, уничтожают огромное количество бактерий. Бактериофаги, попавшие в водоем, также оказывают воздействие на болезнетворные организмы.

Одним из важных процессов самоочищения воды является минерализация органических веществ, то есть происходит образование минеральных веществ из органических под воздействием биологических, химических и др. факторов. При минерализации наблюдается в целом обеднение воды органическими веществами, наряду с этим и органическое вещество также сможет окисляться - часть бактерий гибнет; кроме того, минеральные вещества могут выпадать в осадок или находиться в истинных растворах, а органические вещества в воде растворены в коллоидном состоянии, то есть придают воде мутность.

Процесс минерализации (разложения, окисления) органических веществ в воде можно представить следующим образом (рис.4): белковые вещества расщепляются на более простые азотсодержащие вещества (альбумозы, пептоны и др.), а они еще на более простые (аминокислоты и др.) и остаются в виде различных остатков органических кислот и аммонийных соединений. Первым минеральным продуктом окисления азотсодержащих органических веществ является аммонийный ион или аммиак. Наличие последних в высоких концентрациях, при отсутствии нитритов и нитратов, указывает на свежесть загрязнения. Аммиак (азот аммония) как правило, при наличии окислителей переходит в нитриты, но эти соединения очень нестойки и при наличии кислорода окисляются до нитратов. Нитраты являются как бы конечным веществом при минерализации органических азотсодержащих продуктов.

Окисление жиров, клетчатки, углеводов в основном идет в воде с интенсивным образованием двуокиси углерода и воды.

Доказательством того, что азотсодержащие минеральные вещества являются веществами органического происхождения, служит высокая “окисляемость” воды, почти отсутствие растворенного кислорода, наличие хлоридов, сульфатов, фосфатов и др.

Хорошая аэрация воды - обогащение воды кислородом - обеспечивает активизацию окислительных, биологических и других процессов, способствует очищению воды.

Скорость самоочищения воды зависит от многих условий: количества загрязнений, поступивших в водоем; глубины его и скорости течения воды; температуры воды; наличия растворенного кислорода в воде; состава микрофауны, флоры и др. Однако следует помнить, что водоем обладает определенной способностью к самоочищению от загрязнений. Подобная способность водоемов не безгранична, наоборот она очень ограничена.

Соединения свинца, меди, цинка, ртути, которые могут попасть в водоемы со стоками, оказывают токсическое воздействие на организм животных, а также способствуют замедлению процессов самоочищения воды и ухудшают ее органолептические свойства.

В небольших водоемах при незначительном количестве загрязнителей белкового характера в воде могут накапливаться промежуточные вещества из распада (в частности, сероводород, нитриты, диамины и др.), обладающие высокой токсичностью.

Самоочищение подземных вод происходит благодаря фильтрации через почву и за счет процесса минерализации, в результате вода полностью освобождается от органических загрязнений и микроорганизмов.

Самоочищение воды

Открытые водоемы почти непрерывно подвергаются различным загряз нениям. Однако в крупных водоемах не наблюдается резкого ухудшения качества воды. Это объясняется тем, что вода рек, озер под влиянием различных физико-химических и биологических процессов обладает способностью самоочищаться.

Процесс самоочищения открытых водоемов протекает под влиянием разнообразных факторов, действующих одновременно в различных сочетаниях. К числу таких факторов следует отнести: гидрологические -- разбавление и смешивание попавших загрязнений с основной массой воды; механические -- осаждение взвешенных частиц; физические -- влияние солнечной радиации и температуры; биологические -- сложные процессы взаимодействия водных растительных и микроорганизмов с составными частями поступающих стоков; химические -- превращение органических веществ в минеральные (минерализация).

В процессе самоочищения в воде отмирают сапрофиты и патогенные микроорганизмы в результате обеднения воды питательными веществами, бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей, проникающих в толщу воды более чем на 1 м, влияния бактериофагов и антибиотических веществ, выделяемых сапрофитами, неблагоприятных температурных условий, антагонистического воздействия водных организмов и других факторов. Более интенсивно эти процессы протекают в теплое время года, а также в проточных водоемах, реках.

Существенное влияние на процессы самоочищения воды оказывает сапрофитная микрофлора и водные организмы. Некоторые представители микрофлоры обладают антагонистическими свойствами к патогенным микроорганизмам, вызывая их гибель.

Простейшие водные организмы, а также зоопланктон (рачки, коловратки и др.), пропуская воду через свой кишечник, уничтожают огромное количество бактерий. Бактериофаги, попавшие в водоем, также оказывают отрицательное воздействие на болезнетворные организмы.

Один из важных процессов самоочищения воды -- минерализация органических веществ, т. е. их разложение, окисление. Хорошая аэрация воды (обогащение ее кислородом) обеспечивает активизацию окислительных, биологических и других процессов, способствует самоочищению. Скорость последней зависит от многих условий: количества загрязнений, поступивших в водоем, его глубины и скорости течения воды; температуры, содержания растворенного кислорода, состава микрофауны и флоры воды и т. д. Однако следует иметь в виду, что водоем обладает определенной способностью к самоочищению от загрязнений, но она не безгранична.

Самоочищение подземных вод происходит благодаря фильтрации через почву и за счет процессов минерализации, в результате вода полностью освобождается от органических загрязнений и микроорганизмов.

Очистка и обеззараживание воды

Очистка воды проводится на соответствующих сооружениях и направлена на улучшение ее органолёптических, физических, несколько меньше -- химических и еще меньше -- биологических (наличие микроорганизмов) свойств. Очистка воды включает ее осветление и обесцвечивание с помощью коагуляции, отстаивания и фильтрации.

Коагулирование -- процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, образования хлопьев. Различают два типа коагуляции: в свободном объеме (в камерах) толщи зернистого материала или в массе взвешенного осадка (контактно). При осветлении и обесцвечивании воды коагулирование осуществляют для интенсификации процессов осаждения и фильтрования. При этом из воды выделяются не только диспергированные примеси, но и вещества, находящиеся в коллоидном состоянии.

Из коагулянтов обычно применяют сернокислый алюминий. Доза его может быть различной в зависимости от рН воды, содержания бикарбонатов, гуминовых веществ, характера взвеси, мутности, цветности и колеблется от 30 до 200-300 мг на 1 л воды. Коагулянт добавляют в воду в виде порошка или 2-5% -го водного раствора.

Для ускорения процесса коагуляции мягкую воду, которая содержит мало бикарбонатов кальция, следует подщелачивать гашеной известью Са(ОН) 2 или содой. Для этого также применяют высокомолекулярные вещества -- флокулянты. Так, процесс коагуляции ускоряется после введения полиакриламида (ПАА) в дозе 0,5-1 мг на 1 л воды.

Отстаивание -- осветление воды путем осаждения взвешенных примесей. Для этого воду пропускают с малой скоростью через специальные отстойники. Они могут быть естественными (озера) и искусственными (горизонтальными, вертикальными и радиальными).

Горизонтальные отстойники -- прямоугольные железобетонные резервуары, в которых вода движется от одного торца к другому. Вертикальные отстойники -- круглые или квадратные железобетонные резервуары, вода в них движется снизу вверх, взвеси осаждаются при восходящем потоке воды.

Радиальные отстойники -- круглые железобетонные неглубокие резервуары, скорость движения воды в них изменяется от максимального значения в центре до минимального у периферии. При этом вода проходит через специальные распределительные устройства, движется в радиальном направлении к периферийному сборному желобу и отводится по трубам. Осадок удаляется при помощи вращающейся фермы со скребками, которые сгребают осадок к приямку в центре отстойника, откуда он удаляется по трубе.

Осветляют воду в специальных сооружениях -- осветлителях различного типа. После коагуляции, отстаивания и осветления в воде могут оставаться мелкие хлопья, не осевшие в отстойниках, и мелкие взвешенные частицы. Для дальнейшей очистки воду фильтруют в специальных установках -- фильтрах.

При местном водоснабжении для обеспечения ферм чистой водой чаще применяют медленные фильтры. Это открытые или подземные резервуары из водонепроницаемого материала. На дно резервуара последовательно укладывают булыжник или щебень, крупный гравий в слой крупного песка. Самый верхний слой -- из мелкого песка. Толщина подстилающего слоя (булыжник и гравий) -- 0,6-0,9 м, а фильтрующего (песок) -- 0,8-1,2 м. Для стока профильтрованной воды на две резервуара прокладывают каналы из кирпича или гончарных труб.

В процессе фильтрации на поверхности фильтра образуется так называемая биологическая пленка, состоящая из мелких взвешенных частиц (планктона и бактерий).

С течением времени биологическая пленка уплотняется и увеличивается сопротивление фильтра. Поэтому его периодически очищают. Для этого один раз в 1,5-2 месяца вручную (скребками) снимают 2-3 см верхнего слоя песка и на некоторое время выключают фильтр из работы, затем, после образования новой плевки, фильтрат направляют в сборники для чистой воды.

После отстаивания, коагуляции и фильтрования вода становится прозрачной, бесцветной и освобождается от яиц гельминтов и на 20-25% от содержащихся в ней микробов. Поэтому питьевую воду, которая представляет опасность как источник инфекции, необходимо обеззаразить.

Обеззараживают воду одним из четырех методов: термическим; при помощи сильных окислителей; олигодинамией (воздействием микробов благородных металлов); физическим (ультразвук, радиоактивное облучение, ультрафиолетовые лучи). Наиболее широко в качестве обеззараживающих веществ применяют окислители: хлор, озон, гипохлорит натрия.

На крупных водопроводных станциях воду хлорируют жидким (газообразным) хлором, а на малых -- хлорной известью. Под действием хлора большинство микроорганизмов, находящихся в воде, погибает. Газообразный хлор на станции поступает в специальных стальных баллонах под давлением до 0,8 МПа. Из баллонов хлор подается в хлораторы, в которых он смешивается с некоторым количеством питьевой воды. При этом необходимо учитывать содержание в ней активного хлора (оно должно быть не менее 25%). Раствор хлорной извести применяют в 1-2%-й концентрации, время контакта воды в растворе -- не менее 45-60 мин. Для надежного обеззараживания воды достаточно 1-3 мг хлора на 1 л.

В воде, используемой для поения животных, остаточного свободного хлора должно быть не менее 0,3 мг на 1 л. и не более 0,5 мг на 1 л. Если хлорирование воды проведено большими дозами извести, то для устранения ее излишков (о чем свидетельствует запах хлора) необходимо дехлорировать 0,5%-м раствором тиосульфата натрия (гипосульфит) или сернокислым натрием.

В колодцах воду хлорируют с помощью дозирующих патронов, изготовленных из пористой керамики. Емкость патрона 0,25, 0,5 и 1 л, в него помещают соответственно 150, 300 и 600 г хлорной извести и добавляют 100-300 мл воды. Содержимое патрона перемешивают до образования однородной массы, закрывают пробкой и погружают на 20-30 суток в воду на расстоянии 20-50 см от дна.

Для обеззараживания воды ультрафиолетовыми бактерицидными лучами используют следующие лампы: ДРТ-10000, ДБ-60, РКС-2,5 и установками ОВ-ЗН, ОВ-Ш-РКС, ОВ-АКХ-1, ОВ-ЗП-РКС, ОВ-РК-РКС. Для сельскохозяйственного водоснабжения сконструированы установки ОВУ-6П и УОВ-5Н.