Очистка сточных вод

    Патогенные микробы проникают в открытые водоемы также при сбросе нечистот в водоемы с речных судов, при загрязнении берегов и смывании загрязнений с поверхности почвы атмосферными осадками, при водопое скота, стирке белья и купании.

    Вода может стать также источником заражения человека животными паразитами – гельминтами, или глистами. С загрязненной фекалиями водой к человеку попасть их яйца, которые в кишечнике превращаются во взрослых паразитов – таковы аскариды, власоглав, острицы и др. Заражение человека  животными-паразитами происходит  и более сложным путем через так называемого промежуточного хозяина (рака-циклопа, рыбу при дифиллоботриозе и описторхозе).

    Серьезная опасность для здоровья населения связана также с химическим составом воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. /1/

    Большое влияние на состав природных вод, как поверхностных, так и подземных, оказывает в наше  время их техногенное загрязнение.  Поэтому роль воды в развитии заболеваний неинфекционной природы определяется содержанием в ней химических примесей, наличие и количество которых обусловлено техногенными и антропогенными факторами.

    В результате экспериментальных и клинико-медицинских исследований установлено неблагоприятное влияние на организм жесткости воды, вызванное суммарным содержанием в ней солей кальция и магния. Высокая жесткость может играть этиологическую роль в развитии мочекаменной болезни человека. Урологами выделяются даже так называемые «каменные» зоны – территории, на которых уролитиаз может считаться эндемическим заболеванием. В последние годы высказано предположение, что воды   с низким содержанием солей жесткости способствуют развитию сердечно - сосудистых заболеваний.

    В настоящее время широко известно возникновение патологических изменений в организме, связанных с повышенным количеством в воде нитратов. Последние (при их восстановлении нитриты) способствуют образованию в крови метгемоглобина, препятствующего нормальному окислительному процессу в организме. Результатом является метгемоглобинемия  (токсический цианоз), весьма тяжелое заболевание. Особенно страдают от метгемоглобинемии грудные дети, питающиеся пищевой молочной смесью, приготовленной на воде с повышенным содержанием нитратов.

    В последние годы внимание ученых привлекают нитрозамины – вещества, образующиеся при взаимодействии нитратов с алифатическими и ароматическими аминами.  Эти соединения широко используются в промышленности; доказана возможность их синтеза в природных водоемах, а также в организме человека. Нитрозамины являются весьма активными канцерогенами. Многообразие возможных путей проникновения их в воду хозяйственно-питьевого водоснабжения, хорошая растворимость их, а также высокая стабильность делают питьевую воду одним из основных источников поступления нитрозаминов в организм человека.

    Значение микроэлементов для жизни человека и животных определяется их биологической ролью, так как они участвуют в минеральном обмене и влияют на общий обмен веществ в природе как катализаторы биохимических процессов. В воде обнаружено до  микроэлементов, содержащихся в тканях живых организмов в концентрациях в тысячные доли процента и менее.

    За последние десятилетия во всем мире отмечается интенсивный рост техногенного химического загрязнения водоемов, используемых населением. Развитие химической промышленности, химизация сельского хозяйства, широкое использование новых препаратов в быту и на производстве резко обострили вопрос о предупреждении попадания повышенных концентраций этих веществ в организм человека с водой. /2/

    Основным источником химического загрязнения водоемов являются промышленные предприятия и, в первую очередь, химические производства, предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, производства новых синтетических материалов, ядохимикатов, моющих средств, заводы по термической обработке твердого и жидкого топлива и др. Их сбросы неочищенных или плохо очищенных стоков могут представлять значительную угрозу для здоровья населения.

    Уровень загрязнения воды определяется присутствием органических отходов (пестициды, нитраты, фосфаты, полихлорбифенилы и др.). Источниками таких отходов могут быть фабрики, заводы, города или сельское хозяйство; в частности, бытовые сточные воды, содержащие фосфаты моющих средств и конечных продуктов жизнедеятельности животных и человека.

    Органические отходы окисляются бактериями и другими микроорганизмами. Для окисления микроорганизмам необходим кислород, растворенный в воде, а между тем многие полезные обитатели рек с трудом переносят пониженное содержание кислорода или вообще не способны существовать в таких условиях. Например, вносимые в природные водоемы органические вещества служат источником питания для фотосинтезирующих водорослей, численность которых достигает катастрофических размеров («цветения» воды).

    Известны трагические случаи острых отравлений тяжелыми металлами, возникающие в результате промышленного загрязнения природных вод. Массовое отравление кадмием наблюдалось в Японии среди жителей побережья р. Инитай; заболело около 200 человек, причем в половине случаев со смертельным исходом. Причиной отравления послужили сточные воды кадмиевого рудника, использовавшиеся для орошения рисовых полей. Описаны случаи возникновения дерматитов при пользовании подземной водой, загрязненной солями хрома в  Венгрии. Массовые отравления ртутью в Японии были вызваны сбросом промышленных сточных вод в Йокогамский залив и р. Агано, что привело к накоплению ртути в промысловой рыбе - основном продукте питания местного населения.

    Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники поверхностными и ливневыми стоками с территорий санитарно неблагоустроенных населенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение  качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе в Москве.

    Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются нефтепродукты, фенолы, легко-окисляемые органические вещества; соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны – аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной  и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностными стоками с прилегающих территорий. Существенное влияние на содержание биогенных и органических веществ оказывают сельскохозяйственные угодья, а также пастбища и животноводческие фермы. /3/

    Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

    Подземные воды страдают от загрязнений нефтяными промыслами, предприятиями горнодобывающей промышленности, отходов полей фильтрации, шлаконакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, канализационных стоков населенных пунктов.

    Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Для 30 % выявленных участков загрязнения подземных вод интенсивность загрязнения изменяется в пределах 10-100 ПДК, для 12 % -  превышает 100 ПДК по тому или иному веществу.

    Воздействие меньших уровней загрязнения, не приводя к развитию заболевания, также сказывается на состоянии здоровья населения, вызывая неспецифические признаки его нарушения, ослабляя защитные силы организма.

    Таким образом, основными источниками загрязнения гидросферы являются:

– промышленные сточные воды;

– хозяйственно – бытовые сточные воды;

– дренажные воды с орошаемых земель;

– организованный и неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок;

– сельскохозяйственные поля и крупные животноводческие комплексы;

– водный транспорт.

    Следует особо отметить, что неудовлетворительное санитарно- техническое состояние водопроводных сооружений и сетей является причиной вторичного загрязнения питьевой воды при транспортировании  по разводящей системе. Углубленный анализ питьевой воды, проведенный НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина Российской Академии медицинских наук (РАМН), свидетельствует о несоответствии качества воды гигиеническим требованиям в 80-90% централизованных систем водоснабжения.

    Таким образом, природная вода не всегда может удовлетворить физиологические и гигиенические потребности человека. В ряде случаев ее потребление может приводить к различным расстройствам здоровья. Отсюда вытекает необходимость гигиенического нормирования или стандартизации состава и свойств питьевой воды, а также обработки воды источника водоснабжения.

1.3 Источники загрязнения

Населенные пункты.

    Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. Водопотребление городов обычно оценивают на основе среднего суточного расхода воды на одного человека, в США равного примерно 750 л и включающего воду питьевую, для приготовления пищи и личной гигиены, для работы бытовых сантехнических устройств, а также для полива лужаек и газонов, тушения пожаров, мытья улиц и других городских нужд. Почти вся использованная вода поступает в канализацию. Поскольку ежедневно в сточные воды попадает огромный объем фекалий, главной задачей городских служб при переработке бытовых стоков в коллекторах очистных установок является удаление патогенных микроорганизмов. При повторном использовании недостаточно очищенных фекальных стоков содержащиеся в них бактерии и вирусы могут вызвать кишечные заболевания (тиф, холеру и дизентерию), а также гепатит и полиомиелит.

    В растворенном виде в сточных водах присутствуют мыло, синтетические стиральные порошки, дезинфицирующие средства, отбеливатели и другие вещества бытовой химии. Из жилых домов поступает бумажный мусор, включая туалетную бумагу и детские подгузники, отходы растительной и животной пищи. С улиц в канализацию стекает дождевая и талая вода, часто, с песком или солью, используемыми для ускорения таяния снега и льда на проезжей части улиц и тротуарах.

Промышленность.

    В индустриально развитых странах главным потребителем воды и самым крупным источником стоков является промышленность. Промышленные стоки в реки по объему в 3 раза превышают коммунально-бытовые.

    Вода выполняет разные функции, например, служит сырьем, обогревателем и охладителем в технологических процессах, кроме того, транспортирует, сортирует и промывает разные материалы. Вода также выводит отходы на всех стадиях производства – от добычи сырья, подготовки полуфабрикатов до выпуска конечной продукции и ее расфасовки. Поскольку гораздо дешевле выбрасывать отходы разных производственных циклов, чем перерабатывать и утилизовать, с промышленными стоками сбрасывается громадное количество разнообразных органических и неорганических веществ. Более половины стоков, поступающих в водоемы, дают четыре основные отрасли промышленности: целлюлозно-бумажная, нефтеперерабатывающая, промышленность органического синтеза и черная металлургия (доменное и сталелитейное производства). Из-за растущего объема промышленных отходов нарушается экологическое равновесие многих озер и рек, хотя большая часть стоков нетоксична и несмертельна для человека. /4/

Тепловое загрязнение.

    Наиболее масштабное однократное употребление воды – производство электроэнергии, где она используется главным образом для охлаждения и конденсации пара, вырабатываемого турбинами тепловых электростанций. При этом вода нагревается в среднем на 7° С, после чего сбрасывается непосредственно в реки и озера, являясь основным источником дополнительного тепла, который называют «тепловым загрязнением». Против употребления этого термина имеются возражения, поскольку повышение температуры воды иногда приводит к благоприятным экологическим последствиям.

Сельское хозяйство.

    Вторым основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующее ее для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами, а также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности. К ним относятся инсектициды; фунгициды, которые распыляют над фруктовыми садами и посевами; гербициды, знаменитое средство борьбы с сорняками; и прочие пестициды, а также органические и неорганические удобрения, содержащие азот, фосфор, калий и иные химические элементы.

    Кроме химических соединений, в реки попадает большой объем фекалий и других органических остатков с ферм, где выращиваются мясомолочный крупный рогатый скот, свиньи или домашняя птица. Много органических отходов также поступает в процессе переработки продукции сельского хозяйства (при разделке мясных туш, обработке кож, производстве пищевых продуктов и консервов и т.д.).

1.4 Влияние загрязнения