Обобщающий показатель — индекс загрязнения воды (ИЗВ)

Различают классы качества воды:

■ относительно чистые — ИЗВ < 1;

■ умеренно загрязненные — ИЗВ от 1 до 2,5;

■ загрязненные — ИЗВ от 2,5 до 4;

■ грязные — ИЗВ от 4 до 6;

■ очень грязные — ИЗВ от 6 до 10;

■ чрезычайно грязные — ИЗВ > 10.

6. Экономический механизм охраны водных объектов в целом ана­логичен экономическому механизму охраны атмосферного воздуха. Объемы загрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами, в тоннах за год, определяются на основе использования расчетных и ин­струментально-лабораторных методов. Плата взимается в однократном размере за сбросы в пределах ПДС и в пятикратном — за сбросы сверх ПДС или при отсутствии установленных ПДС. При аварийных сбро­сах, вызвавших экстремально высокое загрязнение, вследствие чего был нанесен ущерб здоровью населения, флоре, фауне и экономике, винов­ные выплачивают штрафы и компенсации в административном или су­дебном порядке.

Основные направления практической охраны вод, подобно основ­ным направлениям охраны атмосферного воздуха, включают предот­вращение образования загрязняющих веществ, очистку сточных вод и организационно-правовые и планировочные мероприятия, направлен­ные на минимизацию воздействия загрязняющих веществ.

Предотвращение образования загрязняющих веществ достигает­ся сокращением объемов водопотребления и водоотведения, совершен­ствованием технологий и экономии воды, что является наиболее перс­пективным направлением охраны водных ресурсов. В разных отраслях экономики существует большое количество методов, позволяющих сни­жать водопотребление, изолировать водные объекты от потенциально опасных производственных процессов. Немалые ресурсы экономии воды имеются в быту, для их использования требуется создание экономиче­ских стимулов и поддержание в технически исправном состоянии сис­тем водоснабжения и канализации.

Однако техническое перевооружение промышленности и комму­нально-бытовой сферы, внедрение принципиально новых, прогрессив­ных технологий невозможно без значительных инвестиций в производ­ство. При отсутствии у предприятий средств на замену устаревших тех­нологий снижение потребления воды в промышленности может быть достигнуто за счет более широкого использования систем оборотного и последовательного водоснабжения. При оборотном водоснабжении вода, прошедшая очистку и/или охлаждение, вновь используется на этом же предприятии; свежая вода потребляется в сравнительно небольшом количестве (до 5%) для компенсации потерь. В настоящее время про­мышленность на 70% удовлетворяет свои потребности в воде за счет обо­ротного водоснабжения. При системе последовательного водоснаб­жения вода, использованная на одном производстве, далее подается на другое производство, менее требовательное к качеству воды, подобно тому как коммунально-бытовые сточные воды могут использоваться в сельском хозяйстве как оросительные.

7. Очистка сточных вод. Сточные воды по происхождению подраз­деляются на следующие группы, сильно различающиеся и составом: производственные, бытовые, дождевые и талые. Очистка производствен­ных и бытовых сточных вод производится в естественных (на полях оро­шения и фильтрации, в биологических прудах) и в искусственных усло­виях (на специально созданных сооружениях и установках). Суще­ствуют механические, электролитические, биохимические методы очистки сточных вод.

Методы очистки сточных вод обычно комбинируют: вначале исполь­зуют механические и химические, далее может производиться биохи­мическая очистка, так как сточная вода с высоким содержанием токси­ческих веществ способна вывести из строя биологические очиститель­ные сооружения (уничтожить бактерии активного ила). Такую сточную воду (гальванические стоки, рассолы, радиоактивные отходы и др.) на­правляют на захоронение в глубокие горизонты, в зону замедленного водообмена, где циркулируют естественные рассолы.

Механические методы очистки заключаются в механическом удале­нии из вод нерастворенных примесей. Для этого используются решет­ки, предназначенные для улавливания грубых примесей (более 5 мм), и сита — для улавливания мелких примесей (менее 5 мм), отстойники, в которых взвешенные вещества осаждаются, а легкие всплывают. Для улавливания загрязняющих веществ, более легких, чем вода, использу­ются жироловки, масло- и нефтеловушки, смолоуловители. В них выпуск очищенных вод производится из нижней части потока, тогда как плава­ющее загрязнение задерживается перед механическим препятствием, перекрывающим верхнюю часть живого сечения. Механическая очист­ка позволяет удалить из бытовых сточных вод до 60% нерастворенных примесей и до 95% — из производственных. При этом достигается сни­жение ВПК до 20%.

Химические методы очистки состоят в добавлении к сточным водам химических реагентов, которые, вступая в реакцию с загрязняющими веществами, способствуют их выпадению в осадок либо переводят в без­вредные вещества. Сточные воды смешиваются с реагентами в специаль­ных смесителях, затем, обработанные реагентами, отстаиваются в отстой­никах. Из химических методов очистки наиболее распространено: хлори­рование большими дозами хлора или двуокисью хлора и окисление озоном.

Для кислых сточных вод применяется нейтрализация известкой. Хими­ческие методы позволяют удалить до 95% нерастворенных загрязнений и до 25% растворенных. При этом ВПК снижается до 80%. И Электролитический метод очистки заключается в пропуске через сточ­ные воды электрического тока для осаждения ионов на аноде или катоде, где ионы разряжаются и образуют новые соединения между собой или с материалом электрода. Например, на железных электродах образуется гидрат окиси железа Fe(OH) который действует как коагулянт.

Биохимические методы очистки. Сущность биохимической очистки заключается в минерализации органических загрязнений сточных вод при помощи аэробных биохимических процессов. В результате биохи­мической очистки вода становится прозрачной, незагнивающей, содер­жащей растворенный кислород и нитраты. Биохимическая очистка мо­жет быть полной, при которой ВПК снижается на 90-95%, и неполной, при которой ВПК снижается на 40-80%. Биохимическая очистка про­водится в естественных или в искусственных условиях.

Очистка в естественных условиях происходит на полях орошения, фильтрации или в биологических прудах. Поля орошения, фильтрации — специально подготовленные участки земли, где создается сеть из маги­стральных и распределительных каналов, по которым разливаются сточ­ные воды. Очистка от загрязнений происходит в ходе фильтрации через почву, т.е. загрязнения используются как удобрения. Отличие между полями орошения и фильтрации состоит в том, что на первых выращи­ваются кормовые сельскохозяйственные культуры или травы, а на вто­рых происходит только очистка (применяется, когда сточные воды со­держат компоненты, которые могут перейти в растения). Биологические пруды — неглубокие земляные резервуары (0,5-1 м), где происходят те же процессы, что и при самоочищении водоемов. Биологические пруды размещаются сериями (ступенями), так, чтобы вода из верхних перете­кала в нижние.

Биологическая очистка в искусственных условиях проводится в спе­циальных сооружениях — биофильтрах или аэротенках. В биофильт­рах очистка происходит при фильтрации сточных вод через слой круп­нозернистого материала (гравия). Поверхность зерен густо заселена микроорганизмами. Процесс очистки в биофильтрах аналогичен про­цессу на полях орошения или фильтрации, но протекает значительно интенсивнее. Аэротенки — железобетонные резервуары, обычно круг­лые, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с активным илом. Активный ил имеет вид бурых хлопьев, состоящих в основном из бактериальных клеток, простейших организмов. Источни­ком питания для них служат органические загрязнения. В процессе биологической очистки разрушаются загрязнения, идет рост активного ила, слизеобразование. Воду после аэротенков пропускают через отстойники, где избыточный активный ил выпадает в осадок, далее этот ил сушат на иловых площадках и используют как удобрение. Воду после аэротенков и отстойников дезинфицируют хлорированием или более современными способами (озонирование, электролиз, ультрафиолето­вые лучи, ультразвук) и сбрасывают в водоем.

Организационно-правовые и планировочные мероприятия, на­правленные на сведение к минимуму воздействия загрязняющих ве­ществ, включают систему ограничений, накладываемых на определен­ные виды хозяйственной деятельности в тех местах, где она способна оказать наиболее негативное воздействие на водоемы. На предотвраще­ние загрязнения водных объектов нацелено создание и поддержание режима водоохранных зон и прибрежных полос. Согласно Положению в водоохранных зонах запрещается проведение авиационно-химических работ, использование ядохимикатов и навозных стоков, разме­щение складов удобрений, ядохимикатов и горюче-смазочных материа­лов, складирование навоза, мусора и отходов, стоянка, заправка топли­вом и ремонт автотракторной техники, добыча полезных ископаемых, строительство новых и расширение действующих объектов без согласо­вания с природоохранными органами. В пределах прибрежных полос дополнительно запрещается распашка земель, выпас скота, применение удобрений, устройство палаточных городков. В Положении ого­ворены минимальные размеры водоохранных зон, в зависимости от про­тяженности реки, в то же время водоохранные зоны должны устанавли­ваться с учетом конкретных физико-географических условий: в них дол­жны входить поймы и надпойменные террасы, склоны долин, впадающие в водоем овраги и балки и т.д.

8. Проблемы охраны подземных вод. Подземные воды чище поверх­ностных, менее подвержены влиянию метеоусловий, не иссякают даже при сильных засухах, они есть даже там, где поверхностные источники воды отсутствуют. Поэтому подземные воды рассматриваются как бо­лее надежный источник водоснабжения, чем поверхностные. Однако неправильное использование приводит к их загрязнению и/или исто­щению. Следствием истощения могут быть цепные реакции в экосисте­ме, в том числе опустынивание, оседание земной поверхности, подъем уровня соленых вод. Загрязнение подземных вод происходит при нали­чии источника загрязнения и недостаточной естественной защищенно­сти подземных вод. Защищенность подземных вод зависит от геологи­ческого строения и определяется мощностью и проницаемостью пород, перекрывающих водоносные горизонты, наличием или отсутствием раз­рывных нарушений, локальных размывов, скважин и горных вырабо­ток. Наиболее распространенными видами загрязнения подземных вод являются следующие:

• Нефтяное загрязнение, происходящее при утечках нефти и нефте­продуктов в процессе их добычи, транспортировки, хранения и исполь­зования.
• Хлоридное загрязнение, развивающееся при попадании в пресные водоносные горизонты высокоминерализованных вод из глубинных го­ризонтов, рудничных и шахтных вод, сточных вод химических предпри­ятий. Хлориды хорошо растворяются в воде и могут мигрировать по водоносным горизонтам на большие расстояния. Самоочищение от хло­ридов почти отсутствует, снижение концентраций происходит только за счет разбавлений, т.е. за счет того, что загрязнению подвергаются боль­шие объемы воды.
• Нитратное загрязнение, связанное главным образом с сельским хо­зяйством и, реже, с промышленными и коммунальными отходами. Ис­точниками нитратов в подземных водах служат минеральные удобре­ния и отходы животноводческих комплексов. Азотистые соединения в подземных водах представлены в трех формах: аммонийной, нитритной, нитратной, которые также являются последовательными стадиями про­цесса нитрификации. Нитраты в подземных водах устойчивы и способ­ны активно мигрировать.
• Загрязнение тяжелыми металлами, связанное, главным образом, с промышленными источниками. Тяжелые металлы, содержащиеся в под­земных водах в катионной форме, обычно хорошо сорбируются.
• Бактериальное загрязнение бывает связано с коммунально-бытовы­ми и сельскохозяйственными источниками. Распространение бактери­ального загрязнения ограничено временем выживания бактерий в под­земных водах (от 30 до 400 суток).

Мероприятия по охране подземных вод подразделяются на про­филактические и специальные.

Профилактические мероприятия включают:

■ рациональное размещение потенциально опасных объектов для предотвращения возможных загрязнений подземных вод (т.е. ис­ключительно на территориях, сложенных слабопроницаемыми грунтами достаточной мощности);

■ соблюдение правил ведения буровых и горных работ, соблюде­ние правил оборудования скважин, тампонаж неиспользуемых выработок;

■ создание и поддержание режима зон санитарной охраны в пре­делах территорий, на которых происходит питание месторожде­ний подземных вод, что предусматривает первоочередное осна­щение населенных пунктов канализацией, а предприятий — обо­ротным водоснабжением, недопущение размещения потенциально опасных объектов, ограничения использования удобрений и пестицидов.

Специальные мероприятия по борьбе с загрязнением подземных вод включают:

■ откачки загрязненных вод из специальных скважин, пробурен­ных для ликвидации очагов загрязнения подземных вод или пре­дотвращения их распространения;

■ устройство защитных водозаборов для перехвата загрязненных подземных вод;

■ создание непроницаемых завес вокруг очага загрязнения;

■ использование бактериальных препаратов для разрушения уг­леводородов и других органических загрязнений.