Проблемы утилизации отходов автомоек на станциях технического обслуживания



Министерство образования и науки Российской Федерации

Комитет образования города Курска

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 53» города Курска

Научно-исследовательская работа

«Проблемы утилизации отходов автомоек на станциях технического обслуживания»

Выполнил Зуев Алексей

обучающийся 10 «А» класса

МБОУ СОШ № 53 г. Курска

Руководитель Афанасьева М. Н.

учитель химии и биологии

МБОУ СОШ № 53 г. Курска

Курск, 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………..…3

1. Теоретическая часть…………………………………………….……….6

1.1. Значение воды в жизни человека ……………………………….…….7

1.2. Роль воды для жизнеобеспечения города…………………………….12

1.3. Основные факторы загрязнения воды………………………………..15

1.4. Химический состав воды на автомойках станций технического обслу-живания …………..…………………………………………………………20

1.5. Степень загрязнения воды. Методика исследования качества воды………………………………………………………………..………..21

1.6. Основные способы очистки сточных вод………………………….. 24

Практическая часть……………………………………….……….30

2.1. Исследование состава воды на конкретной станции технического обслуживания………………………………………………..…….…….….30

2.2. Исследование системы водоотведения на станции технического обслуживания…………………………………………………….………….34

2.3. Очистка стоков воды ………………………………………………………..35

3. Выводы…………………………………………………………………..36

4. Заключение…………………………………….…………………. ……37

5. Список использованной литературы…………..……………………38

6. Приложения…………………………………………………….………..39

Введение

В нашей школе в рамках элективного учебного предмета «Профессия Лаборант – эколог» в 10 – 11 классах занятия проводятся в том числе и на Межшкольном учебном комбинате, где есть возможность проводить научно – исследовательскую работу в химической лаборатории.

Назначение профессии «Лаборант – эколог» — выполнение работ, связанных с наблюдением за состоянием окружающей среды и осуществлением экологического контроля готовой продукции, отходов производства, работы очистных сооружений в различных отраслях экономики. Все эти темы актуальны, но меня заинтересовала проблема сохранения водных ресурсов планеты Земля, и в частности, степень загрязнения воды в моем городе.

Вода входит в состав всех организмов биосферы, а также в состав тела человека. В организме она выполняет роль структурного компонента, растворителя и переносчика питательных веществ, участника биохимических процессов, регулятора теплообмена с окружающей средой. От обеспеченности водой зависит жизнедеятельность всех живых организмов. Вода регулирует климат планеты, обеспечивает хозяйственную и промышленную деятельность человека.

Вода является важнейшей составляющей среды нашего обитания. После воздуха, вода — второй по значению компонент, необходимый для человеческой жизни.

Насколько важна вода свидетельствует тот факт, что ее содержание в различных органах составляет 70 — 90%. С возрастом количество воды в организме меняется. Трехмесячный плод содержит 90% воды, новорожденный 80%, взрослый человек — 70%. Вода присутствует во всех тканях нашего организма, хотя распределена неравномерно:

Мозг содержит — 75 %

Сердце — 75%

Легкие — 85%

Печень — 86%

Почки — 83%

Мышцы — 75%

Кровь — 83%.

Сегодня, как никогда, нашему организму очень важно получать чистую воду со сбалансированным минеральным составом. Поэтому качество питьевой воды очень важно не только для взрослых, но и особенно для детей. А с этим во многих регионах Российской Федерации — проблемы. Более 1/3 населения нашей страны пользуется водой, ¸ малопригодной для питья. В водоемы в течение года попадают вредные загрязнения, органические отходы, пестициды и нефтепродукты.

Как же обеспечить здоровье людей? Для этого серьезно должны подумать те, кто напрямую связан со сбросами стоков в водоемы города и те, кто должен контролировать этот процесс.

В связи с ежегодным увеличением количества автотранспорта прямую опасность загрязнения гидросферы представляют станции технического обслуживания машин и особенно автомойки на них.

Цель данной работы – в ходе исследования выяснить степень загрязнения гидросферы от стоков, находящихся на станциях технического обслуживания автомоек.

Задачи:

провести анализ литературных источников по данной теме;

определить объект и предмет изучения;

провести исследования сточных вод автомойки станции технического обслуживания;

сделать вывод по полученным результатам и предложить ряд вариантов исправления создавшейся ситуации.

Объект исследования – экологическая система.

Предмет изучения – влияние сточных вод автомойки на устойчивость экологической системы.

21-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города — гиганты с населением более 10 — ти млн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер. Повышение эффективности мер по охране окружающей среды связано прежде всего с широким внедрением ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшением загрязнения воздушной среды и водоемов. Охрана окружающей среды представляет собой весьма многогранную проблему, решением которой занимаются, в частности, инженерно-технические работники практически всех специальностей, которые связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на промышленных предприятиях, которые могут являться источником загрязнения в основном воздушной и водной среды. 

Работа актуальна в контексте сохранения природных ресурсов и поиска способов рационального природопользования.

Теоретическая часть

Экология – наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и окружающей средой. Это понятие впервые предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов». Вклад в теоретические основы современной экологии внес Б. Кольмонер, сформулировавший основные четыре закона экологии:

Всё связано со всем;

Всё должно куда — то деваться;

Природа знает лучше – призыв к осторожному обращению с природными ресурсами;

Ничего не даётся даром.

Главная задача экологии – разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе общих закономерностей.

Экология – один из разделов биологии, который исследует взаимоотношения между биотическими и социальными целостностями и их средой.

Экология изучает взаимоотношения организмов с окружающей средой, исследует структурно функциональную организацию систем (популяций, группировок, экологических систем, биосферы), выявляет механизмы поддержания их стойкости в пространстве и во времени.

Значение воды в жизни человека

Вода находится в естественном виде в морях, реках, океанах, озерах и т. д., она попадает на Землю из облаков во время дождя. Вода является натуральным веществом. Она состоит из двух элементов: водорода и кислорода. Сделал это открытие французский ученый Антуан Лоран Лавуазье в 18 веке. Не существует никакого производства воды, природа поставляет её нам безвозмездно. В химических лабораториях можно получить воду, но в очень небольших количествах, путем процесса, который называют синтезом.

Вода в природе. Вода — весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находитcя вода, пропитывающая почву и горные породы.

Земля — единственная планета, имеющая жидкую воду. На других планетах есть вода в виде льда или пара, но не жидкая. Температура Земли способствует тому, чтобы во все времена года можно было найти жидкую воду как на поверхности, так и внутри.

Физические свойства. Вода обладает рядом необычных особенностей, которые делают ее уникальной. Например, вода обладает максимальной плотностью при температуре +40С, благодаря чему водоемы замерзают не снизу вверх, а сверху вниз, и в них в холодное время года могут обитать живые существа. Многие необычные характеристики воды объясняются тем, что ее молекулы связаны между собой особым типом нековалентных связей, получившим название водородной связи. При таянии льда его плотность увеличивается с 0,9 до 1 г/см³. Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

При нагревании от 00C до 40C (точнее, 3,980C) вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 40C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

Высокая температура и удельная теплота плавления воды — 00C и 333,55 кДж/кг, температура кипения 1000C и удельная теплота парообразования 2250 КДж/кг.

Все эти особенности связаны с наличием водородных связей. По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества. Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде.

Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле. Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту. Вода имеет показатель преломления n = 1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Агрегатные состояния:

Твёрдое — лёд

Жидкое — вода

Газообразное — водяной пар

При атмосферном давлении вода замерзает (превращается в лёд) при температуре в 00C; и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 1000C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения — падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,010C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки льда падает со снижением давления. При росте давления температура кипения воды растёт, плотность водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды — падает.

Так же возможны метастабильные состояния — пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 00C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.

Вода в природе. В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая — криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.

Характеристики вод. Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха. Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0, 01 до 0, 1% (масс.). Морская вода содержит 3, 5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды, например дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

Мягкая вода и жёсткая вода — по содержанию катионов кальция и магния;

Подземные воды;

Талая вода;

Пресная вода;

Морская вода;

Солоноватая вода;

Минеральная вода;

Дождевая вода;

Питьевая вода, Водопроводная вода;

Тяжёлая вода, дейтериевая и тритиевая;

Дистиллированная вода;

Сточные воды;

Ливневая вода или поверхностные воды.

Биологическая роль. Вода играет уникальную роль, как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений. Благодаря водородной связи, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время.

1.2. Роль воды для жизнеобеспечения города

Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно — бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах.

Вода играет огромную роль в жизнеобеспечении человека. Она используется им непосредственно для питья и хозяйственных нужд, как средство передвижения и сырье для получения промышленных и сельскохозяйственных продуктов, имеет эстетическое и рекреационное значение.

Сейчас потребление воды в народном хозяйстве в количественном отношении превышает суммарное использование всех иных природных ресурсов. Это определяется сложившимися особенностями производства в основных отраслях промышленности, при которых затрачивается огромное количество пресной воды. Например, для переработки 1 т нефти необходимо около 60 т воды, для изготовления 1 т условной тканевой продукции — 1100 т, синтетического волокна — до 5000 т воды. Для выращивания и получения 1 т зерна пшеницы нужно 2 т воды, 1 т риса — свыше 25 т воды.

Вода превращается в самое драгоценное сырье, заменить которое невозможно. Запасы и доступность водных ресурсов определяют размещение новых производств, а проблема водоснабжения становится одной из важных в жизни и развитии человеческого общества.

Потребление воды одним городским жителем южных районов России составляет: в доме без канализации — 75 л/сутки, в доме с канализацией -120, с газовым водонагревателем — 210 и со всеми удобствами — 275 л/сутки. Для города в средней полосе Европейской России нормы потребления воды согласно «Нормам хозяйственно-питьевого потребления для населенных пунктов» (СНиП-П.31-74) таковы: в домах без ванн — 125-160 л, с ваннами и нагревателями — 160-230 л и при централизованном горячем водоснабжении — 250-350 л/сутки. Пресные воды составляют ничтожную (около 2% гидросферы) долю от общих запасов воды в природе. Пресная вода, доступная для использования, находится в реках, озерах и подземных водах.

Ее доля от всей гидросферы составляет 0,3 %. Ресурсы пресной воды распределены крайне неравномерно, часто обилие воды не совпадает с районами повышенной хозяйственной деятельности. В этой связи возникает проблема недостатка и истощения водных ресурсов и особенно пресной воды. Она усугубляется все возрастающими объемами ее использования.

Проблема истощения водных ресурсов возникает по нескольким причинам, главные из которых: неравномерное распределение воды во времени и пространстве, рост ее потребления человечеством, потери воды при транспортировке и использовании, ухудшение качества воды и как крайний случай — ее загрязнение.

Основные антропогенные причины истощения и загрязнения пресной воды — это отбор поверхностных и подземных вод; водоотлив из шахт, штолен; разработка месторождений твердых полезных ископаемых, нефти и газа, промышленных вод, выплавка серы; урбанизация: жилая застройка, энергетические объекты (АЭС, ТЭЦ). Сильно загрязняют пресные воды предприятия промышленности: химической, пищевой, целлюлозно-бумажной, черной и цветной металлургии, нефтеперерабатывающей, строительных материалов, машиностроительной.

Рост потребления пресной воды населением на планете определяется в 0,5-2% в год. В начале XXI столетия общий водоотбор достиг объема в 12-24 тыс. км3. Потери пресной воды увеличиваются с ростом ее потребления на душу населения и связаны с использованием воды для хозяйственных нужд. Чаще всего это объясняется несовершенством технологии промышленного, сельскохозяйственного производства и коммунальных служб. Потери воды из водонесущих коммуникаций в городах России — 30-35%. В городах областного значения они составляют примерно 10-15 млн. т в год и удваиваются через каждые 5 лет. Большие потери пресной воды происходят при разработке месторождений полезных ископаемых, при строительном осушении городских территорий.

В ряде случаев недостаток пресной воды связан с негативными последствиями деятельности человека. Например, работой городских станций технического обслуживания, не имеющих оборудования для очистки сточных вод.

Ухудшение качества и загрязнение воды связано с попаданием как непосредственно в воду рек и другие поверхностные водоемы, подземные воды, так и через атмосферу и почвы загрязняющих веществ, продуктов деятельности человека. Этот вид истощения пресных вод наиболее опасен и становится все более угрожающим для здоровья людей и состояния жизни на Земле. Его крайнее проявление — катастрофическое загрязнение вод.

Естественные изменения, в том числе ухудшение качества воды, связанные с соприкосновением с водой и переносом различных веществ, происходят постоянно. Они носят циклический, реже спонтанный, характер: они бывают при извержениях вулканов, землетрясениях, цунами, наводнениях и других катастрофических явлениях. В антропогенных условиях такие изменения состояния воды имеют однонаправленный характер: инородные вещества, попавшие в воду, накапливаются в ней, ухудшая органолептические, физические и химические свойства. Когда количество содержащихся в воде инородных веществ, особенно тех, которые оказывают неблагоприятное влияние на человека, животных и растения, достигает критических значений, вода из блага может превратиться во зло.

1.3. Основные факторы загрязнения воды

Основные источники загрязнения питьевой воды.

Коммунальные стоки — содержат как химические, так и микробиологические загрязнения и представляют серьезную опасность. Содержащиеся в них бактерии и вирусы являются причиной опасных заболеваний: сыпного тифа и паратифа, сальмонеллеза, бактериальной краснухи, эмбрионов холеры, вирусов, вызывающих воспаления околомозговой оболочки и кишечных заболеваний. Такая вода может быть переносчиком яиц глистов (солитеры, аскариды и власоглавы). В коммунальных стоках присутствуют также токсичные детергенты (моющие вещества), сложные ароматические углеводороды (САУ), нитраты и нитриты.

Промышленные стоки. В зависимости от отрасли промышленности могут содержать практически все существующие химические вещества: тяжелые металлы, фенолы, формальдегид, органические растворители (ксилол, бензол, толуол), упомянутые выше (САУ) и т.н. особо токсичные стоки. Последняя разновидность вызывает мутагенные (генетические), тератогенные (повреждающие плод) и канцерогенные (раковые новообразования) изменения.

Главные источники особо токсичных стоков: металлургическая промышленность и машиностроение, производство удобрений, целлюлозно — бумажная промышленность, цементно — асбестовое производство и лако — красочая промышленность. Парадоксально, но источником загрязнения является также сам процесс очистки и водоподготовки (!).

Коммунальные отходы. В большинстве случаев, там, где нет сети водоснабжения нет и канализации, а если и есть, то она (канализация) не может полностью предотвратить проникновение отходов в грунт и, следовательно, в грунтовые воды. Поскольку верхний горизонт грунтовых вод расположен на глубине от 3 до 20 м (глубина обычных колодцев), то именно на этой глубине скапливаются «продукты» человеческой деятельности в гораздо более серьезных концентрациях, чем в поверхностных водах: детергенты из наших стиральных машин и ванн, кухонные отходы (остатки пищи), фекалии людей и животных.

Конечно же, все перечисленные компоненты профильтрованы сквозь верхний слой грунта, но некоторые из них (вирусы, водо — растворимые и текучие субстанции) способны проникать в грунтовые воды практически без потерь. То, что выгребные ямы и местная канализация располагаются на некотором удалении от колодцев ничего не значит. Доказано, что грунтовые воды могут при соблюдении некоторых условий (например, легкий уклон) перемещаться в горизонтальной плоскости на несколько километров!

Промышленные отходы. В грунтовых водах присутствуют в несколько меньших количествах, чем в поверхностных водах. Большинство этих отходов направляются прямо в реки.

Кроме того, промышленные пыль и газы, оседают непосредственно или в соединении с атмосферными осадками и накапливаются на поверхности растениях, растворяются и проникают вглубь почвы.

Поэтому никого, кто профессионально занимается очисткой воды, не удивит содержание тяжелых металлов и радиоактивных соединений в колодцах, расположенных вдали от металлургических центров. Промышленные пыль и газы переносятся воздушными потоками на сотни километров от источника эмиссии. К промышленным загрязнениям почвы относятся также органические соединения, образующиеся при переработке овощей и фруктов, мяса и молока, отходы пивзаводов, животноводческих комплексов.

Металлы и их соединения проникают в ткани организма в виде водного раствора. Проникающая способность очень высока: поражаются все внутренние органы и плод. Удаление из организма через кишечник, легкие и почки приводит к нарушению деятельности этих органов. Накапливание в организме следующих элементов приводит к:

поражению почек — ртуть, свинец, медь;

поражению печени — цинк, кобальт, никель;

поражению капилляров — мышьяк, висмут, железо, марганец;

поражению сердечной мышцы — медь, свинец, цинк, кадмий, ртуть, таллий;

возникновению раковых заболеваний — кадмий, кобальт, никель, мышьяк, радиоактивные изотопы.

В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам. Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно — активные вещества (ПАВы). Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн. тонн нефти. Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы.

Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды.

В настоящее время известно более 2000 веществ, загрязняющих водоемы. Основными загрязняющими и наиболее токсичными веществами являются нефть и нефтепродукты. Они попадают в поверхностные и подземные воды в результате аварий, при добыче, переработке и транспортировке нефти и ее производных продуктов. Все большую опасность начинают представлять поверхностно активные вещества, в том числе синтетические моющие средства (CMC). Широкое применение этих соединений в быту и промышленности приводит к увеличению их концентрации в сточных водах. Опасными загрязнителями являются соли тяжелых металлов: свинца, железа, меди, ртути и др. Они попадают в поверхностные и подземные воды как непосредственно с промышленных предприятий, так и через их сточные воды и твердые бытовые отходы в местах их захоронения и складирования. Поверхностные воды озер, прудов, водохранилищ, рек в наибольшей степени подвержены загрязнению и ущербу. По данным Государственного доклада «О состоянии окружающей среды Российской Федерации» (2010 г.), в поверхностные воды России сбрасывается (тыс. т в год): нефтепродуктов — 39,4, фосфора — 60, фенола -0,22, ПАВ — 8,9, соединений меди — 0,9, железа — 51,2, цинка — 1,6. Общий объем сточных вод, сброшенных в поверхностные воды, за последнее десятилетие в среднем за год составляет 50-60 км3. Нефтепродукты, фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитритный азот, а также специфические вредные вещества: лигнин, ксантогенаты, формальдегид и др. являются самыми распространенными инородными веществами в поверхностных водах.

Причинами ухудшения качества и загрязнения подземных вод является деятельность предприятий промышленности (37%), сельского (16%) и жилищно — коммунального хозяйства (10%), совместное воздействие различных объектов (9%), а также подтягивание некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов (13%). Основными веществами, которые ухудшают качество и загрязняют подземные воды, являются: сульфаты, хлориды, соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак, или аммоний), нефтепродукты, фенолы, соединения железа, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть). Для 28% выявленных очагов загрязнения подземных вод содержание указанных выше веществ изменяется в пределах 10 — 100 ПДК, для 12% превышает 100 ПДК.

В городе или населенном пункте опасности загрязнения воды подстерегают на каждом шагу, это и сбросы промышленных предприятий, это и весенние паводки, это и стоки с жилых домов. Но если все эти сбросы контролируются, предприятия подвергаются проверкам, то малые предприятия, организованные частными лицами, стараются избежать установки фильтрующих, водоочистных систем, мотивируя это дороговизной. Об одном таком частном предприятии пойдет речь в исследовательской работе. Это станция технического обслуживания, которая расположена на берегу реки Сейм. Достоверно известно, что стоки, загрязненные рядом химических соединений, после мойки машин, попадают в ливневую систему города, и направляются в городские очистительные сооружения. Казалось бы, ничего страшного, но на водоочистительной станции не проводят мероприятия по очистке воды с такими загрязнениями, и вот такая «химическая» вода попадает в реки, а затем поступает в городскую водопроводную сеть.

1.4. Химический состав воды на автомойках станций технического обслуживания

В основном в стоках с автомоек содержатся пенящиеся моющие средства, повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно — активные вещества (ПАВы), а так же концентрированные вещества, такие как соли тяжелых металлов, техническое масло, бензин.

1.5. Степень загрязнения воды. Методика исследования воды

Степень и характер загрязнения природных вод определяют по показателям загрязнения, среди которых различают:

физические (степень мутности, запах, рН);

химические (растворенный О2, биохимическая потребность в кислороде (ВПК), химическая потребность в кислороде (ХПК), окисляемость, количество аммонийного азота);

бактериологические (титр кишечной палочки и наличие патогенных микроорганизмов), гидробиологические (видовой состав гидробионтов: соотношение сапробных и олигосапробных организмов) и т. д.

С помощью гидробионтов главным образом определяют зараженность бактериями, например, кишечной палочкой, и другими микроорганизмами, растущими на нефти; проводят санитарно — химические анализы (ВПК и ХПК). Для определения степени загрязнения воды, предназначенной для питьевых целей, используется количественный показатель — предельно допустимые концентрации (ПДК). Под ПДК понимается максимальное количество вредного вещества в единице объема или массы, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени не вызывает каких — либо болезненных изменений в организме и неблагоприятных наследственных изменений у потомства. ПДК устанавливаются законодательно для каждого вредного вещества. Особенно строгие ПДК предъявляются к воде, предназначенной для питьевых целей. Требования к качеству питьевых вод содержатся в утвержденных нормативах предельно допустимых концентраций веществ в воде, стандартах качества воды, изложенных в ГОСТах, технических условиях, стандартах, требованиях:

ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством»;

«Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения» (СанПиН 4630-88);

Санитарные правила и нормы «Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» (СанПиН 2.1.4.544-96)

Санитарные правила и нормы «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (СанПиН 2.1.4.559-96).

Признаками загрязнения воды считается, прежде всего, превышение норм для минерализации, жесткости и наиболее распространенных веществ: нитритов, нитратов, железа. Вблизи объектов, где возможно загрязнение другими компонентами, они также подлежат определению. Аналитические методы определения концентрации каждого компонента также устанавливаются ГОСТами.

Для оценки степени загрязнения водоемов, которые размещены у пунктов хозяйственно – питьевого и культурно — бытового назначения, прежде всего применяется прямое измерение концентрации загрязнителей, например солей тяжелых металлов. При загрязнении водоемов органическими веществами потребление кислорода для дыхания организмов и окислительных процессов возрастает, поэтому существует метод определения загрязнения воды по биохимической потребности в кислороде — по количеству кислорода, которое поглощается определенным объемом воды за пять суток при температуре 18-200С. При бактериологическом анализе определяют количество бактерий в 1 см3 воды при выращивании колоний на питательных средах в лаборатории. Загрязнение воды по — разному сказывается на видовом разнообразии водных биоценозов. Одни виды нуждаются в органических веществах, другим они противопоказаны. Около 800 обитателей пресных водоемов очень чувствительны к органическим веществам и служат индикаторами благополучия водных экосистем. Для биологической диагностики степени загрязнения воды используют сообщества сапробных организмов (животных, растений, водорослей, грибов и др.), живущих при разной степени ее загрязнения органическими веществами.

1.6. Основные способы очистки сточных вод

До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек. Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2010 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 -35 тыс. км пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. 

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на «сухую» или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Виды фильтрации воды

Очистные системы насыпного типа;

Сетчатые и дисковые фильтры механической очистки, удаляющие нерастворенные механические частицы, песок, ржавчину, взвеси и коллоиды;

Ультрафиолетовые стерилизаторы, удаляющие микробы, бактерии и другие микроорганизмы;

Окислительные фильтры, удаляющие железо, марганец, сероводород;

Компактные бытовые смягчители и ионообменные фильтры, умягчающие, а также удаляющие железо, марганец, нитраты, нитриты, сульфаты, соли тяжелых металлов, органические соединения;

Адсорбционные фильтры, улучшающие органолептические показатели (вкус, цвет, запах) и удаляющие остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения;

Комбинированные фильтры — комплексные многоступенчатые системы;

Мембранные системы — обратноосмотические системы подготовки питьевой воды, высшая степень очистки.

Очистка сточных вод — комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах. Обычно осуществляется в КОС установках.

Очищение происходит по следующим этапам:

Механический;

Биологический;

Физико-химический;

Иногда дезинфекция сточных вод.

Механический этап. Производится предварительная очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей.

Сооружения для механической очистки сточных вод:

решётки (или УФС — устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;

песколовки;

первичные отстойники;

мембранные элементы;

септики.

Для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения применяются решётки и для более полного выделения грубодисперсных примесей — сита. Максимальная ширина прозоров решётки составляет 16 мм. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов. Затем стоки проходят через песколовки,



где происходит осаждение мелких частиц (песок, шлак, бой стекла т. п.) под действием силы тяжести, и жироловки, в которых происходит удаление с поверхности воды гидрофобных веществ путём флотации. Песок из песколовок обычно складируется или используется в дорожных работах. В последнее время мембранная технология становится перспективным способом при очистке сточных вод. Очистка сточных вод с использованием прогрессивной мембранной технологии применяется в комплексе с традиционными способами, для более глубокой очистки стоков и возврат их в производственный цикл. Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ. Снижение БПК составляет 20-40 %.

В результате механической очистки удаляется до 60-70 % минеральных загрязнений, а БПК снижается на 30 %. Кроме того, механическая стадия очистки важна для создания равномерного движения сточных вод (усреднения) и позволяет избежать колебаний объёма стоков на биологическом этапе.

Биологический этап. Биологическая очистка предполагает деградацию органической составляющей сточных вод микроорганизмами (бактериями и простейшими). На данном этапе происходит минерализация сточных вод, удаление органического азота и фосфора, главной целью является снижение БПК. Могут использоваться как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы. С технической точки зрения различают несколько вариантов биологической очистки. На данный момент основными являются активный ил (аэротенки), биофильтры и метантенки (анаэробное брожение).

Первичные отстойники, куда на этом этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные резервуары глубиной пять метров и диаметром 40 и 54 метра. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более легкие, чем вода, загрязнения, в бункер.

Также в биологической очистке, после первичных отстойников, существует вторая линия радиальных отстойников. Это илососы. Они предназначены для удаления активного ила со дна вторичных отстойников очистных сооружений промышленных и хозяйственных стоков.

Физико-химический этап. Для улучшения параметров очистки могут быть применены различные химические методы, как, например, дополнительная седиментация фосфора солями Fe и Al, хлорирование, озонирование, а также физико — химические методы, такие как электрофлотация или эвапорация.

Дезинфекция сточных вод. Для окончательного обеззараживания сточных вод предназначенных для сброса на рельеф местности или в водоем применяют установки ультрафиолетового облучения.

Для обеззараживания биологически очищенных сточных вод, наряду с ультрафиолетовым облучением, которое используется, как правило, на очистных сооружениях крупных городов, применяется также обработка хлором в течение 30 минут.

Хлор уже давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически на всех очистных городов в России. Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность, очистные предприятия многих городов России уже активно рассматривают другие реагенты для обеззараживания сточных вод, такие как гипохлорит, дезавид и озонирование.

Мобильные устройства водоочистки. Наряду со стационарными станциями очистки сточных вод в случаях, когда имеется потребность в очистке небольших их объемах или непостоянно, применяются мобильные станции водоочистки. Как правило, они состоят из барбатера, угольного фильтра, емкости обеззараживания и циркуляционного насоса.

Очистка сточных вод на автомойках. Это в первую очередь борьба с такими загрязнениями как ПАВ (химические поверхностно — активные вещества органической природы, которые обладают способностью уменьшать поверхностное натяжение воды), и очистка сточных вод от нефтепродуктов. Попадание ПАВ в воду на автомойке крайне нежелательно потому что: ПАВ – это мощный загрязняющий агент и эти вещества, попав в городской водосброс затрудняют естественное разложение загрязняющих веществ. Для очистки воды после мойки машин используют биологические методы, а так же сорбционные. Суть метода заключается в пропускании воды через сорбент – активный уголь. Для такой очистки необходимо закупить специальное оборудование – отстойник, заполненный активным углем специальных марок. Срок годности угля составляет 1 год при каждодневном использовании. Затем уголь подвергают регенерации острым паром, и после восстановления его сорбционных свойств, запускают в работу отстойник. Качество воды значительно улучшается, такую воду можно использовать повторно на автомойке.

Так же применяют такой метод очистки, как фильтрация. Для этой цели применяют фильтры, которые позволяют очистить воду от нефтепродуктов и ПАВ. Фильтрование является сравнительно дешевым и относительно простым способом очистки сточных вод автомоек и достаточно эффективным, поэтому применение фильтров различных марок (тканевые или ситчатые, каркасные или намывные, зернистые или мембранные) – перспективное направление в свете очистки воды от разных загрязнений.

Во избежание непоправимых последствий экосистемы необходимо использовать предварительную очистку стоков автомоек выше перечисленными методами и способами.

2. Практическая часть

Практическая часть работы заключается в исследовании сливов воды на конкретной автомойке станции технического обслуживания в г. Курске. Сливы были отобраны 10-12 сентября 2012 года, а с 13 по 30 сентября в химической лаборатории Межшкольного учебного комбината города Курска были проведены исследования на определение содержания ряда металлов, а также проведена органолептическая оценка этих сливов.

2.1. Исследование состава воды на конкретной станции технического обслуживания



Страницы: 1 | 2 | Весь текст




sitemap
sitemap