Средства защиты гидросферы бжд. Основные направления защиты гидросферы от антропогенного воздействия. Реферат-Проблема загрязнения водных ресурсов

Источниками загрязнений сточных вод являются производственные, бытовые и поверхностные стоки.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах.

Бытовые сточные воды, имеющиеся в раковинах, санитарных узлах, душевых и тому подобном, содержат крупные примеси (остатки пищи, песок, фекалии и т.п.); примеси органического и минерального происхождения в нерастворенном виде, коллоидном и растворенном состояниях; различные, в том числе болезнетворные, бактерии. Концентрация указанных примесей в бытовых сточных водах зависит от степени их разбавления водопроводной водой.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевыми, снеговыми и поливочными водами загрязнений, имеющихся на поверхности грунтов, на крышах и стенах зданий и т.п. Основными примесями поверхностных сточных вод являются механические частицы (земля, песок, камень, древесные и металлические стружки, пыль, сажа и нефтепродукты, масла, бензин, керосин, используемые в двигателях транспортных средств).

Системы водоснабжения промышленных предприятий в зависимости от водных и технологических процессов могут быть прямоточного, повторного (последовательного) и оборотного водоснабжения. При выборе схемы станций очистки и технологического оборудования необходимо знать расход сточных вод и концентрацию содержащихся в них примесей, а также допустимый состав сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Допустимый состав сточных вод рассчитывают с учетом "Правил охраны поверхностных вод". Эти правила предназначены для

предупреждения избыточного загрязнения сточными водами водных объектов. Они устанавливают нормы на ПДК веществ, состав и свойства воды водоема.

В зависимости от технологического назначения вода в системах водоснабжения может быть подвергнута различной обработке: механической, физико-химической и биологической.

Механическая очистка сточных вод от взвешенных частиц проводится путем процеживания, отстаивания, обработки в поле действия центробежных сил и фильтрования.

Процеживание осуществляется в решетках и волокноуло-вителях. В вертикальных или наклонных решетках ширина прозоров обычно составляет 15-20 мм. Для выделения волокнистых веществ из сточных вод целлюлознобумажных и текстильных предприятий применяют различные волокноуловите-ли, например с использованием перфорированных дисков или в виде движущихся сеток с нанесенным на них слоем волокнистой массы.

Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) примесей с плотностью больше (меньше) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках и жироуловителях. Песколовки используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм; отстойники - для очистки сточных вод от механических частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в гидроциклонах и центрифугах.

Фильтрование применяют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой их концентрацией. Его используют как на начальной стадии очистки, так и после некоторых методов физико-химической или биологической очистки. Физико-химические методы очистки используют, как правило, для очистки от растворенных примесей. Основными из них являются флотация, экстракция, нейтрализация, сорбция, ионообменная и электрохимическая очистка, гиперфильтрация, эвапорация, выпаривание, испарение и кристаллизация.

Флотация предназначена для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду.

Экстракция сточных вод основана на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей (сточной воды и экстрагента).

8.1. Средства защиты окружающей среды (экобиозащитная техника)... 159

Нейтрализация сточных вод предназначена для выделения из них кислот, щелочей, а также солей металлов на основе кислот и щелочей. Нейтрализацию кислот и их солей осуществляют щелочами или солями сильных щелочей: едким натром, едким кали, известью, известняком, доломитом, мрамором, мелом, магнезитом, содой, отходами щелочей. Наиболее дешевым и доступным реагентом для нейтрализации кислых сточных вод является гидроокись кальция (гашеная известь). Для нейтрализации сточных вод с содержанием щелочей и их солей можно применять серную, соляную, азотную, фосфорную и другие кислоты.

Сорбцию используют для очистки сточных вод от раство-римых примесей, в Качестве сорбентов берут любые мелкодисперсные материалы (золу, торф, опилки, шлаки, глину); наиболее эффективный сорбент - активированный уголь.

Ионообменную очистку применяют для обессоливания и очистки сточных вод от ионов металлов и других примесей, Очистку осуществляют ионитами - синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2-2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в сточной воде.

Электрохимическая очистка реализуется окислением веществ путем передачи электронов непосредственно на поверхности анода или через вещество-переносчика, а также в результате взаимодействия с сильными окислителями, образовавшимися в процессе электролиза.

Гиперфильтрация реализуется разделением растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых размером около 1нм пропускают молекулы воды, задерживая гидра-тированные ионы солей или молекулы недиссоциированных соединений.

Эвапорация осуществляется обработкой паром сточной воды с содержанием летучих органических веществ, которые переходят в паровую фазу и вместе с паром удаляются из сточной воды.

Выпаривание, испарение и кристаллизацию используют для очистки небольших объемов сточной воды с большим содержанием летучих веществ.

160 Гл. 8. Экобиоэащитная техника и средства индивидуальной защиты

Биологическая очистка применяется для выделения тонкодисперсных и растворенных органических веществ. Она основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, белки, углеводы и т.д.). Процесс состоит из двух стадий, протекающих одновременно, но с различной скоростью: адсорбции из сточных вод тонкодисперсных и растворенных примесей органических веществ и разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окислении или восстановлении). Биохимическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях.

В природных условиях сточные воды очищают на полях фильтрации, полях орошения и в биологических прудах.

Биологические фильтры широко используют для очистки и бытовых, и производственных сточных вод. В качестве фильтровального материала для загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий. Существуют биофильтры с естественной подачей воздуха - для очистки сточных вод с суточным расходом не более 1000 куб. м и биофильтры с принудительной подачей воздуха - для очистки производственных сточных вод больших расходов и сильно

концентрированных.

Для реализации указанных методов используются очистные сооружения, через которые должны пропускаться все сточные воды промышленных предприятий и городской канализации.

Основанием для выдачи разрешений на сброс производственных сточных вод в систему канализации населенного пункта для действующих предприятий является паспорт водного хозяйства, представляющий один из разделов экологического паспорта предприятия.

Паспорт водного хозяйства разрабатывает предприятие по установленной форме и представляет его для согласования в водопроводно-канализационное управление, где уточняют:

Места выпусков в системы канализации бытовых сточных
вод населенных пунктов;

Нормы сброса и состав сбрасываемых сточных вод до и
после очистных сооружений на выпусках по среднему и
максимальному количеству загрязняющих веществ.

Разрешение на сброс производственных сточных вод может быть аннулировано в случае изменения условий канали-зования населенных пунктов или несоблюдения промышленным предприятием условий, в том числе по расходу вод и массе загрязнений. Расчет допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах учитывает их степень очистки на станции аэрации.

8.2. Средства индивидуальной защиты

Номенклатура средств индивидуальной защиты (СИЗ) включает обширный перечень средств, применяемых в производственных условиях (СИЗповседневного использования), а также используемых в чрезвычайных ситуациях (СИЗ кратковременного использования). В зависимости от назначения СИЗ включают: специальную одежду и обувь, изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания, глаз, рук, головы, лица, органов слуха, предохранительные приспособления и защитные дерматологические средства.

Специальная одежда служит для предохранения тела работающих от неблагоприятного воздействия механических и химических факторов производственной среды. Она должна надежно защищать человека от вредных воздействий, не нарушать нормальной терморегуляции организма, обеспечивать свободу движений, удобство ношения и хорошо очищаться от загрязнений, не изменяя при этом своих свойств.

Специальная обувь должна защищать ноги работников от воздействия опасных и вредных производственных факторов. Спецобувь изготовляют из кожи и кожзаменителей, плотных хлопчатобумажных тканей с полихлорвиниловым покрытием, резины. В химических производствах, где применяют кислоты, щелочи и другие агрессивные среды, пользуются резиновой обувью. Широко применяют также пластмассовые сапоги из смеси поливинилхлоридных смол и синтетических каучу-ков.

Для защиты стопы от повреждений, связанных с падением на ноги отливок и поковок, обувь снабжают стальным носком, выдерживающим удар до 20 кг. Находит применение и специальная виброзащитная обувь.

Средства защиты глаз и лица - это очки открытого и закрытого типов, козырьковые очки, ручные и наголовные

162

Щитки, шлемы, защищающие глаза и органы дыхания. При механической обработке материалов применяют очки закрытого типа с безосколочными стеклами; при разливке металлов и сплавов, агрессивных жидкостей - очки закрытого типа, маски с экраном или светофильтром. Отраженный свет излучения требует применения очков закрытого типа или масок с защитным экраном и светофильтрами. Для защиты глаз от лучистой энергии используют очки со светофильтрами. Специальные очки с металлизированными стеклами рекомендуют для защиты глаз от электромагнитных излучений в диапазонах миллиметровых, сантиметровых, дециметровых и метровых

От металлических повреждений и излучения защищают специальные щитки и маски. Для защиты электросварщиков выпускаются щиток-маска, щиток наголовный или маска защитная с прозрачным экраном.

Защитные дерматологические средства служат для предупреждения заболеваний кожи при воздействии некоторых вредных производственных факторов. Они выпускаются в виде мазей или паст, которые предназначены для защиты:

1) от нефтепродуктов, растворителей различных углеводородов,
жиров, масел, лаков, красок и других органических веществ;

2) от воды, водных растворов кислот, щелочей, солей, охлаж
дающих водомасляных эмульсий.

Средства защиты органов слуха используют в шумных производствах, при обслуживании энергоустановок и т.п. К ним относятся беруши и наушники. Беруши при использовании втыкают в уши. Одноразовые беруши следует использовать только один раз, беруши и наушники многоразового использования требуют тщательного ухода, содержания в чистоте и своевременного выявления дефектов. Правильное и постоянное применение средств защиты слуха снижает шумовую нагрузку для берушей на 10-20, для наушников на 20-30 дБ.

Средства защиты органов дыхания и кожи предназначены для того, чтобы предохранить от вдыхания и попадания в организм человека вредных веществ (пыли, пара, газа) во время проведения различных технологических процессов или спасательных работ при химическом загрязнении атмосферы и местности сильнодействующими ядовитыми веществами. При подборе средств индивидуальной защиты органов дыхания не-

8.2.Средства индивидуальной защиты

обходимо знать: вещества, с которыми приходится работать; концентрацию загрязняющих веществ; время, в течение которого нужно будет работать; состояние этих веществ (газа, паров или аэрозоли); вероятность опасности кислородного голодания; физические нагрузки на человека в процессе работы. По принципу защитного действия средства индивидуальной защиты органов дыхания и кожи делятся на фильтрующие и изолирующие. В фильтрующих противогазах воздух, поступающий для дыхания, очищается от вредных веществ. В изолирующих - дыхание осуществляется за счет запасов кислорода, находящегося в самом противогазе; ими пользуются в случае, когда невозможно использовать фильтрующие противогазы, например при недостатке кислорода в воздухе, а также когда концентрация вредных веществ очень высока или неизвестна. В фильтрующих средствах защита кожи обеспечивается обезвреживанием паров химически опасных веществ специальной пропиткой, нанесенной на ткань, и герметичностью конструкции костюма; в изолирующих - использованием прорезиненных тканей и полимерных материалов.

В настоящее время наибольшее распространение получили фильтрующие противогазы ГП-5 (ГП-5 М) и ГП-7 (ГП-7 В). Гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 предназначены для защиты человека от попадания в органы дыхания, на глаза и на лицо радиоактивных, отравляющих, сильнодействующих ядовитых веществ и бактериальных средств. Противогаз ГП-7 - одна из последних моделей. На сегодняшний день этот противогаз является наиболее надежным средством защиты органов дыхания. В реальных условиях он обеспечивает высокоэффективную защиту от паров ОВ нервнопаралитического действия (типа зарин, зоман), общеядовитого действия (хлорциан, синильная кислота), радиоактивных веществ - до 6 часов, от капель ОВ кожно-нарывного действия (иприт) - до 2 часов при температуре от - 40 до +40° С.

У противогаза ГП-7 по сравнению с ГП-5 уменьшено сопротивление фильтрующе-поглощающей коробки, что облегчает дыхание, уменьшено давление лицевой части на голову, что позволяет увеличить время пребывания в противогазе. Благодаря этому им могут пользоваться люди старше 60 лет, а также больные с легочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Наличие у противогаза переговорного устройства (мембраны) обеспечивает четкое понимание передаваемой речи и зна-

164 Гл. 8. Экобиозащитная техникам средства индивидуальной защиты

Чительно облегчает пользование средствами связи (телефоном, радио).

Противогаз ГП-7В отличается от ГП-7 тем, что в нем лицевая часть имеет устройство для приема воды, позволяющее утолять жажду, не снимая противогаза.

Отличие противогаза ГП-7 ВМ от противогаза ГП-7 заключается в том, что его лицевая часть имеет очковый узел в виде трапециевидных изогнутых стекол, обеспечивающих возможность работы с оптическими приборами.

Облегченным средством защиты органов дыхания от вредных газов, паров, аэрозолей и пыли являются респираторы. Они делятся на два типа: первый - это респираторы, у которых полумаска и фильтрующий элемент одновременно служат и лицевой частью; второй - очищает вдыхаемый воздух в фильтрующих патронах, присоединяемых к полумаске.

По назначению респираторы подразделяются на противо-пылевые, противогазовые и газопылезащитные. Противопы-левые предохраняют органы дыхания от аэрозолей различных видов, противогазовые - от вредных паров и газов, а газопылезащитные - от газов, паров и аэрозолей при одновременном их присутствии в воздухе.

Средства защиты кожи предназначены для предохранения людей от воздействия СДЯВ, ОВ, радиоактивных веществ и бактериальных средств. Они изготавливаются в виде курток с капюшонами, полукомбинезонов и комбинезонов.

Для защиты от СДЯВ в зоне аварии используются в основном средства защиты изолирующего типа. К ним относятся: комплект изолирующий химический КИХ-4 (КИХ-5); общевойсковой защитный комплект; легкий защитный костюм Л-1. Комплект защитной фильтрующей одежды состоит из хлопчатобумажного комбинезона, пропитанного водным раствором специальной пасты, задерживающим пары отравляющих веществ (адсорбционного типа) или нейтрализующим их (хемосорбционного типа), а также мужского нательного белья, хлопчатобумажного подшлемника и двух пар портянок (одна из которых пропитана тем же составом, что и комбинезон).

Медицинские средства индивидуальной защиты имеют важное значение в системе мероприятий по защите населения от поражающих факторов техногенных катастроф, стихийных бедствий и инфекционных заболеваний. К ним относятся:

8.2.Средства"индивидуальной защиты

радиозащитные средства, антидоты, противобактериальные препараты, средства частичной обработки. Все они предназначены для профилактики заболевания и оказания первой медицинской помощи населению. Важнейшие из них содержатся в индивидуальной аптечке (АИ-2), выдаваемой населению с объявлением об опасности чрезвычайной ситуации. Она представляет собой пластмассовый футляр оранжевого цвета, в который вложены пеналы с лекарственными средствами и шприц-тюбик с антидотом. Препараты размещены следующим образом:

Гнездо 1 предназначено для шприца-тюбика с противобо
левым средством, применяемым при переломах, обшир
ных травмах и ожогах;

Гнездо 2 вмещает пенал красного цвета с 6 таблетками ТАРЕ-
НА - для профилактики поражений ФОВ (разовый прием -
2 таблетки, повторный прием - 1 таблетка через 6-8 часов);

Гнездо 3 содержит антибактериальное средство № 2 СУЛЬ-
ФАДИМЕТОКСИН (15 таблеток) для устранения желудоч
ных расстройств, возникающих после облучения. В пер
вые сутки принимается 7 таблеток, в последующие двое
суток - по 4 таблетки;

В гнезде 4 находится радиозащитное средство № 1 ЦИСТА-
МИН (два пенала по 6 таблеток). Применяется при угрозе
облучения: в один прием - 6 таблеток; при новой угрозе
облучения принимаются еще 6 таблеток, но не ранее чем
через 4-5 часов после первого приема;

Гнездо 5 содержит противобактериальное средство № 1
ТЕТРАЦЕКЛИН (два пенала по 5 таблеток). Применяется
при угрозе или происшедшем заражении, ранениях и ожо
гах: вначале 5 таблеток, запивая водой, а через 6 часов -
еще 5 таблеток;

Гнездо 6 вмещает радиоактивное средство № 2 - 10 табле
ток ЙОДИСТОГО КАЛИЯ, который принимается по одной
таблетке в течение 10 дней после выпадения радиоактив
ных осадков;

В гнезде 7 содержится противорвотное средство ЭТАПЕРА-
ЗИН (5 таблеток). Применяется по 1 таблетке после облу
чения или при появлении тошноты при ушибе головы.

Индивидуальный противохимический пакет (ИПП-8, ИПП-10) используется для санитарной обработки открытых участков

166 Гл. 8. Экобиозащитная техника и средства индивидуальной защиты

Кожи и прилегающих к ним участков одежды путем обеззараживания попавших на них капельно-жидких или туманообраз-ных ОВ и бактериальных аэрозолей. Пакет содержит флакон с полидегазирующей жидкостью, способной обезвреживать ОВ, и 4 ватномарлевые салфетки, заключённые в герметический пакет. Эффективность санитарной обработки высока, если дегазирующий раствор применять сразу после попадания капель ОВ на кожные покровы:

Для обеззараживания тдивидуальньа запасов воды щяжонякп- ся таблетки ПАНТОЦИНА, содержащие хлорамин. Одна таблетка рассчитана на обеззараживание 1 литра воды. Вода пригодна для питья через 45 мин после полного растворения в ней таблетки.

Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций

Стихийные бедствия, аварии и катастрофы - весьма частые явления в нашей стране. Каждый год в том или ином регионе происходят сильные разливы рек, прорывы дамб и плотин, землетрясения, бури и ураганы, лесные и торфяные пожары.

Каждому из этих явлений присущи свои особенности, характер поражений, объем и масштабы разрушений, величина бедствий и человеческих потерь. Каждое из них накладывает свой отпечаток на окружающую среду.

Знание причин возникновения и характера стихийных бедствий позволяет при заблаговременном принятии мер защиты и разумном поведении населения значительно снизить все виды потерь.

Своевременная информация дает возможность провести предупредительные работы, привести в готовность силы и средства, разъяснить людям правила поведения.

Все население должно быть готово к действиям в экстремальных ситуациях, к участию в работах по ликвидации стихийных бедствий, аварий и катастроф, уметь владеть способами оказания первой медицинской помощи пострадавшим.

Что же представляют собой стихийные бедствия? Каковы их особенности? Каковы правила поведения и действия людей в чрезвычайных ситуациях?

"Чрезвычайная ситуация - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушения условий жизнедеятельности людей" (ст.1 Федерального закона РФ "О за-

168

Щите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера").

Источниками чрезвычайных ситуаций могут быть стихийные бедствия, аварии, широко распространенные инфекционные болезни людей, животных и растений, а также современные средства поражения, в результате которых произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуация.

В нормативных документах Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций выделяют следующие группы ЧС:

I - природные;

II - биолого-социальные;

III - техногенные;

IV - экологические.

В соответствии с Постановлением Правительства РФ № 1094 от 13.09.1996 г. в зависимости от масштабов распространения и тяжести последствий все чрезвычайные ситуации подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.

Локальная - это такая ЧС, в результате которой пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1тыс. минимальных размеров оплаты труда (МРОТ) на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона ее не выходит за пределы территории объекта производственного или социального назначения.

Местная - это ЧС, в результате которой пострадало свыше 10, но не более 50 человек; либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 100, но не более 300 человек; либо материальный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. МРОТ на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы населенного пункта, города, района.

Территориальная - это ЧС, в результате которой пострадало свыше 50, но не более 500 человек; либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 300, но нее более 500 человек; либо материальный ущерб составляет свыше 5 тыс., но не более 0,5 млн МРОТ на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы субъекта Российской Федерации.

169

Региональная - это ЧС, в результате которой пострадало свыше 50, но не более 500 человек; либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 500, но не более 1000 человек; либо материальный ущерб составляет свыше 0,5 млн, но не более 5 млн МРОТ на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации охватывает территорию двух субъектов Российской Федерации.

Федеральная - это ЧС, в результате которой пострадало свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 1000 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 5 млн МРОТ на день возникновения чрезвычайной ситуации и зона чрезвычайной ситуации выходит за пределы более двух субъектов Российской Федерации.

Трансграничная - это ЧС, поражающие факторы которой выходят за пределы Российской Федерации, либо чрезвычайная ситуация произошла за рубежом, но затрагивает территорию Российской Федерации.

В средствах массовой информации одни и те же события, связанные с чрезвычайными ситуациями, называют авариями или катастрофами.

В чем состоит различие между ними? Авария - это повреждение машины, станка, установки, поточной линии, системы энергоснабжения, оборудования, транспортного средства, здания, сооружения. Эти происшествия не столь значительны и без человеческих жертв.

Катастрофа - это событие с трагическими последствиями, например крупная авария с гибелью людей и значительным материальным ущербом.

Стихийные бедствия - это опасные явления или процессы геофизического, геологического, гидрологического, атмосферного и другого происхождения, масштабы, которых вызывают катастрофические ситуации, характеризующиеся внезапным нарушением жизнедеятельности населения, разрушением и уничтожением материальных ценностей, поражением и гибелью людей.

Стихийные бедствия как явления часто приводят к авариям и катастрофам в промышленности, на транспорте, в коммунально-энергетическом хозяйстве и других сферах деятельности человека.

Экологическая катастрофа - стихийное бедствие, крупная производственная или транспортная авария (катастрофа),

170 Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

Которые привели к чрезвычайно неблагоприятным изменениям в среде обитания и, как правило, к массовой гибели живых организмов и к значительному экономическому ущербу.

/. Чрезвычайные ситуации природного характера. Исходя из причин (условий) возникновения их делят на следующие группы: геологические, метеорологические, гидрологические, природные пожары.

1. Стихийные бедствия геологического характера подразделяются на бедствия, вызванные землетрясениями, извержениями вулканов, оползнями, селями, снежными лавинами, обвалами, просадками земной поверхности в результате карстовых явлений.

Землетрясения - это подземные удары (толчки) и колебания поверхности земли, вызванные естественными процессами, происходящими в земной коре. Размеры очага землетрясения обычно колеблются в пределах от нескольких десятков метров до сотен километров. При этом часто нарушается целостность грунта, разрушаются здания и сооружения, выходят из строя водопровод, канализация, линии связи, электро- и газоснабжения, имеются человеческие жертвы. Это одно из наиболее страшных стихийных бедствий. По данным ЮНЕСКО, землетрясениям принадлежит первое место по причиняемому экономическому ущербу и числу человеческих жертв.

Возникают землетрясения неожиданно, и, хотя продолжительность главного толчка не превышает нескольких секунд, его последствия бывают трагическими. На территории России примерно 28% районов сейсмоопасны. Районы возможных 9-балльных землетрясений находятся в Прибайкалье, на Камчатке и Курильских островах, 8-балльных - в Южной Сибири и на Северном Кавказе.

Вулканическая деятельность возникает в результате постоянных активных процессов, происходящих в глубинах Земли, внутренняя часть которой постоянно находится в разогретом состоянии. На глубине от 10 до 30 км накапливаются расплавленные горные породы, или магма. При тектонических процессах в земной коре образуются трещины и магма устремляется к поверхности. Этот процесс сопровождается выделением паров воды и газов, которые создают огромное давление, устраняя преграды на своем пути. При выходе на поверхность Земли часть магмы превращается в шлак, а другая изливается в виде лавы. Из выброшенных в атмосферу паров и газов на

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций

землю оседают частицы вулканической породы, именуемые тефрой.

Вулканические шлаки, пемза, пепел, горные породы, нагромождаясь, образуют гору преимущественно конусообразной формы, которая и называется вулканом. В верхней части вулкана находится кратер, имеющий форму воронки, связанной каналом с источником магмы.

По степени активности вулканы классифицируются на действующие, дремлющие и потухшие. К действующим относят те, которые извергались в историческое время, в отличие от потухших, которые, не извергались. Дремлющие вулканы проявляют себя периодически, но до извержения дело не доходит.

В России, близ Петропавловска-Камчатского, находится действующий вулкан Авача. Около него располагаются потухшие вулканы - Корякская и Козельская сопки. На Курильских островах насчитывается 39 действующих вулканов, на Камчатке - 26. К востоку от Средиземного моря широкой полосой разбросаны потухшие вулканы Малой Азии и Кавказского хребта - Арарат, Казбек и Эльбрус.

Оползни - это скользящее смещение земляных масс под действием собственного веса. Чаще всего происходят по берегам рек и водоемов, на горных склонах. Основная причина их возникновения - избыточное насыщение подземными водами глинистых пород. Сходят оползни в любое время года, но большей частью в весенне-летний период.

Оползни наносят существенный ущерб народному хозяйству, они угрожают движению поездов, автомобильному транспорту, жилым домам и другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельскохозяйственного оборота. Нередко они приводят и к человеческим жертвам.

Сель (селевой поток, от араб. сайль "бурный поток") - бурный грязевый или грязекаменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Причина его возникновения - интенсивные и продолжительные ливни, быстрое таяние снега или ледников, прорыв водоемов, реже -землетрясения, извержения вулканов.

В отличие от обычных потоков сель движется, как правило, отдельными волнами, а не непрерывным потоком. Одно-

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 173

Временно на поверхность выносится огромное количество вязкой магмы. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует "голову" селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока иногда достигает 25 м. Сель переходит через препятствия, которые встречаются на его лути, продолжая наращивать свою энергию.

Все это продолжается очень недолго - 1-3 часа: Время от начала возникновения селя в горах и до момента выхода его в равнинную часть исчисляется 20-30 минутами. Но, обладая большой массой и высокой скоростью передвижения (до 15 км/ч), сели разрушают здания, дорога, гидротехнические и другие сооружения, выводят из строя линии связи, электропередачи, приводят к гибели людей и животных.

В России до 20% территории находится в селеопасньгх зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, Саяно-Байкальской области, в зоне трассы Байкало-Амурской магистрали, на Камчатке, в пределах Станового и Верхоянского хребтов. Происходят они также в некоторых районах Приморья, Кольского полуострова и на Урале.

Снежные лавины - низвергающиеся со склонов гор под воздействием силы тяжести снежные массы.

Снег, накапливающийся на склонах гор, под влиянием тяжести и ослабления структурных связей внутри снежной толщи соскальзывает или осыпается со склона. Начав свое движение, он быстро набирает скорость, захватывая по пути все новые снежные массы, камни и другие предметы. Движение продолжается, пока лавина не достигнет более пологих участков или дна долины, где она тормозится и останавливается.

Снежные лавины очень часто угрожают населенным пунктам, спортивным и санаторно-курортным комплексам, железным и автомобильным дорогам, линиям электропередачи, объектам горнодобывающей промышленности и другим хозяйственным сооружениям. Поражающая способность лавин различна. Так, лавина уже в 10 м 3 представляет опасность для человека и легкой техники, крупные - в состоянии разрушить капитальные инженерные сооружения, образовать трудно-или непреодолимые завалы на транспортных трассах.

В России чаще всего такие стихийные бедствия случаются на Кольском полуострове, Урале, Северном Кавказе, на юге Западной и Восточной Сибири, Дальнем Востоке.

В подавляющем большинстве в горных районах лавины сходят ежегодно, а иногда и по нескольку раз в год.

2. Стихийные бедствия метеорологического характера под
разделяются на бедствия, вызываемые:

Ветром, в том числе бурей, ураганом, смерчем (при ско
рости 25 м/с и более, для арктических и дальневосточных морей - 30 м/с и более);

Сильным дождем (при количестве осадков 50 мм и более в течение 12 ч и менее, а в горных, селевых и ливнеопасных районах - 30 мм и более за 12 часов и менее);

Крупным градом (при диаметре градин 20 мм и более);

Сильным снегопадом (при количестве осадков 20 мм и
более за 12 ч и менее);

Сильными метелями (скорость ветра 15 м/с и более);

Пыльными бурями;

Заморозками (при понижении температуры воздуха в веге
тационной период на поверхности почвы ниже 0°С);

Сильными морозами или сильной жарой.

3. Стихийные бедствия гидрологического характера подраз
деляются на бедствия, вызываемые:

Высоким уровнем воды - наводнения, при которых про
исходит затопление пониженных частей городов и других
населенных пунктов, посевов сельскохозяйственных культур,
повреждение промышленных и транспортных объектов;

Низким уровнем воды, когда нарушается судоходство, во
доснабжение городов и народнохозяйственных объектов,
оросительных систем;

Ранним ледоставом и появлением льда на судоходных водо
емах;

Цунами - сильные волнения на морях и океанах.

Наводнения - это затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью людей или приводит к их гибели. Если затопление не сопровождается ущербом, - это есть разлив реки, озера, водохранилища.

Наводнения в большей или меньшей степени периодически наблюдаются на большинстве рек России. По повторяемости, площади распространения и суммарному среднему годовому материальному ущербу они занимают первое место в

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 175

Ряду стихийных бедствий, по количеству человеческих жертв и материальному ущербу - второе место после землетрясений. Ни в настоящем, ни в ближайшем будущем полностью предотвратить их не представляется возможным. Наводнения можно только ослабить или локализовать.

Хотя по метеорологическим условиям все регионы России различны, наводнения происходят практически ежегодно то в одном, то в другом районе. Ущерб исчисляется огромными цифрами. Площадь, которая может быть подвергнута затоплению паводковыми водами, составляет около 500 тыс. км 2 , однако ежегодно реально затоплятся от 36 до 56 тыс. км 2 .

Наиболее велико негативное воздействие наводнений в бассейнах рек Амура, Уссури, Имана, Зеи, Буреи, рек Сибири, впадающих в северные моря, и рек Северного Кавказа.

В зависимости от причин возникновения наводнения подразделяются на четыре группы, а именно наводнения:

а) связанные с максимальным стоком от весеннего таяния снега;
отличаются значительным и довольно длительным подъ
емом уровня воды в реке и называются половодьем;

б) формируемые интенсивными дождями; характеризуются ин
тенсивными, сравнительно кратковременными подъемами
уровня воды и называются паводками;

в) вызванные в основном большим сопротивлением, которое
водный поток встречает в реке; происходят большей частью
в начале и в конце зимы при заторах и зажорах льда;

г) создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах
и водохранилищах, а также в морских устьях рек.

В пределах России в основном преобладают наводнения первых двух групп.

По размерам и масштабам убытков наводнения также делятся на четыре группы:

а) низкие (малые); наблюдаются, как правило, на равнин
ных реках и имеют повторяемость примерно один раз в
5-10 лет. Затопляется при этом менее 10% сельхозугодий,
расположенных в низинных местах. Наносят незначительный
материальный ущерб и почти не нарушают ритма жизни на
селения;

б) высокие; сопровождаются значительным затоплением,
иногда приходится эвакуировать население; охватывают срав
нительно большие участки местности, существенно наруща-

ют хозяйственную деятельность и установленный ритм жизни. Наносят значительный материальный и моральный ущерб. Происходят один раз в 20-25 лет;

в) выдающиеся; охватывают целые речные бассейны. Пара
лизуют хозяйственную деятельность, наносят большой ма
териальный и моральный ущерб. Очень часто приходится
прибегать к массовой эвакуации населения и материаль
ных ценностей. Повторяются примерно один раз в 50-
100 лет;

г) катастрофические; вызывают затопления громадных тер
риторий в пределах одной или нескольких речных систем.
Хозяйственная деятельность полностью парализуется. Резко
изменяется жизненный уклад населения. Материальный
ущерб огромен. Наблюдаются случаи гибели людей. Про
исходят один раз в 100-200 лет и реже.

К основным характеристикам последствий наводнений относятся:

Численность населения, оказавшегося в зоне, подвержен
ной наводнению;

Количество населенных пунктов, попавших в зону навод
нения;

Количество предприятий, протяженность автомобильных
и железных дорог, линий электропередачи, связи и ком
муникаций, оказавшихся в зоне затопления;

Число погибших животных, разрушенных мостов и тоннелей.

Различают прямой и косвенный ущерб от наводнений.

Прямой - это, например, повреждение и разрушение жилых и производственных зданий, железных и автомобильных дорог, линий электропередачи и связи, гибель скота и урожая, уничтожение и порча сырья, топлива, продуктов питания, кормов, затраты на временную эвакуацию населения и материальных средств.

К косвенному ущербу обычно относят: затраты на приобретение и доставку в пострадавшие районы продуктов питания, строительных материалов и кормов для скота, сокращение выработки продукции, ухудшение условий жизни населения.

Прямой и косвенный ущерб находятся большей частью в соотношении 70% : 30%.

Цунами - это длинные волны, возникающие в результате подводных землетрясений, а также вулканических изверже-

176Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени
9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций177

Ний или оползней на морском дне. Их источник находится на дне океана. В 90% случаев цунами возникают из-за подводных землетрясений.

Образовавшись в каком-либо месте, цунами может пройти несколько тысяч километров, почти не уменьшаясь. Это связано с длинным периодам волн (от 150 до 300 км). В открытом море корабли эти волны могут и не обнаружить, хотя те движутся с большой скоростью (от 100 до 1000 км/ч). Высота волн небольшая, однако, достигнув мелководья, волна резко замедляется, ее фронт вздымается и обрушивается со страшной силой на сушу. Высота крупных волн в таком случае у побережья достигает 5-20 м, а иногда доходит до 40 м.

Волна цунами может быть не единственной. Очень часто это серия волн с интервалами около часа. Наиболее высокую из них называют главной.

4. В понятие природных пожаров входят: лесные пожары, пожары степных и хлебных массивов, торфяные и подземные пожары горючих ископаемых.

Лесные пожары - это неконтролируемые горения растительности, стихийно распространяющиеся по лесной территории, которые при сухой погоде и ветре охватывают значительные пространства.

В 90-97 случаях из 100 виновниками возникновения бедствия оказываются люди, не проявляющие должной осторожности при пользовании огнем в местах работы и отдыха. Доля пожаров от молний составляет не более 2% от общего их количества.

В зависимости от характера возгорания и состава леса пожары подразделяются на низовые, верховые, почвенные. Почти все они в начале своего развития носят характер низовых и, если создаются определенные условия, переходят в верховые или почвенные.

При низовом пожаре, а их бывает до 90 % от общего количества, огонь распространяется только по почвенному покрову, охватывая нижние части деревьев, траву и выступающие корни.

При верховом беглом пожаре, который начинается только при сильном ветре, огонь продвигается обычно по кронам деревьев "скачками". Ветер разносит искры, горящие ветки и хвою, которые создают новые очаги за несколько десятков, а то и сотен метров. Пламя движется со скоростью 15-20 км/ч.

Следствием низовых или верховых пожаров являются подземные пожары. После сгорания верхнего напочвенного покрова огонь заглубляется в торфянистый горизонт. Подземные пожары принято называть торфяными.

Крупные лесные пожары бушуют в период чрезвычайной пожарной опасности в лесу, особенно при длительной и сильной засухе. Их развитию способствуют ветреная погода и захламленность лесов.

Средняя продолжительность крупных лесных пожаров составляет от 10 до 15 суток, выгоревшая площадь в среднем составляет 40-500 га при периметре от 8 до 16 км.

Районы, в которых свирепствуют лесные пожары, обычно объявляются "зоной бедствия".

Стихийные бедствия нередко вызывают массовые заболевания людей, животных, растений и приводят к биолого-социальным ЧС.

//. Биолого-социалъные чрезвычайные ситуации - это состояние, при котором в результате возникновения источника биолого-социальной ЧС на определенной территории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, существования сельскохозяйственных животных и произростания растений, возникает угроза жизни и здоровью людей, широкого распространения инфекционных болезней, потерь сельскохозяйственных животных и растений.

Инфекционные болезни людей - это заболевания, вызываемые болезнетворными микроорганизмами и передающиеся от зараженного человека или животного к здоровому.

Эпидемическим процессом называется явление возникновения и распространения инфекционных заболеваний среди людей, представляющее непрерывную цепь последовательно возникающих однородных заболеваний. Для характеристики интенсивности распространения заболевания используются такие понятия, как эпидемическая вспышка, эпидемия и пандемия.

Эпидемическая вспышка - это ограниченный во времени и по территории резкий подъем заболеваемости, связанный с одномоментным заражением людей.

Эпидемия - широкое распространение инфекционной болезни, значительно превышающее обычно регистрируемый на данной территории уровень заболеваемости.

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 179

Пандемия - необычно широкое распространение заболеваемости как по уровню, так и по масштабам распространения с охватом ряда стран, целых континентов и даже всего земного шара.

К особо опасным инфекционным заболеваниям людей относятся: чума, холера, желтая лихорадка, СПИД (синдром приобретенного иммунного дефицита), дифтерия, грипп, дизентерия, гепатит, туберкулез и др.

Инфекционные болезни животных - группа болезней, имеющая такие общие признаки, как наличие специфического возбудителя, цикличность развития, способность передаваться от зараженного животного к здоровому и принимать эпизоотическое распространение.

По широте распространения эпизоотический процесс характеризуется тремя формами: спорадической заболеваемостью, эпизоотией, панзоотией.

Спорадия - это единичные или немногие случаи проявления инфекционной болезни, обычно не связанные между собой единым источником возбудителя инфекций, самая низкая степень интенсивности эпизоотического процесса.

Эпизоотия - средняя степень интенсивности (напряженности) эпизоотического процесса. Характеризуется широким распространением инфекционных болезней в хозяйстве, районе, области, стране. Ей свойственны массовость, общность источника возбудителя инфекции, одновременность поражения, периодичность и сезонность.

Панзоотия ~ высшая степень развития эпизоотии. Характеризуется необычайно широким распространением инфекционной болезни, охватывающем одно государство, несколько стран, материк. К инфекционным болезням животных, имеющим тенденцию к панзоотиям, относятся ящур, чума крупного рогатого скота, свиней и птиц, бруцеллез, бешенство крупного рогатого скота и др.

Болезнь растений - это нарушение нормального обмена веществ, клеток органов и целого растения под влиянием фи-топатогена или неблагоприятных условий среды, приводящее к снижению продуктивности растений или к полной их гибели.

Фитопатоген - возбудитель болезни растений, выделяет биологически активные вещества, губительно действующие на обмен веществ, поражая корневую систему и нарушая поступление питательных веществ.

Для оценки масштабов заболеваний растений применяют такие понятия, как "эпифитотия" и "панфитотия".

Эпифитотия - распространение инфекционных болезней на значительные территории в течение определенного времени.

Панфитотия - массовые заболевания, охватывающие несколько стран или континентов.

III. Чрезвычайные ситуации техногенного характера весьма разнообразны как по причинам их возникновения, так и по масштабам. По характеру явлений они подразделяются на 6 основных групп - это аварии на:

1) химически опасных объектах (ХОО);

2) радиационно опасных объектах (РОО);

3) пожаро- и взрывоопасных объектах;

4) гидродинамически опасных объектах;

5) транспорте (железнодорожном, автомобильном, воздуш
ном, водном, метро);

6) коммунально-энергетических сетях.

1. Химическая авария - это выбросы сильнодействующих
ядовитых веществ, которые могут произойти при повреждени
ях и разрушениях емкостей при хранении, транспортировке
или переработке этих веществ. Кроме того, некоторые неток
сичные вещества в определенных условиях (взрыв, пожар) в
результате химической реакции могут образовать СДЯВ. В
случае аварии происходит заражение не только приземного
слоя атмосферы, но и водных источников, продуктов пита
ния, почвы.

Главный поражающий фактор при авариях на ХОО - химическое заражение приземного слоя атмосферы, приводящее к поражению людей, находящихся в зоне действия СДЯВ. Его масштабы характеризуются размерами зон заражения. Различаются следующие зоны: смертельных токсодоз, выводящих из строя и пороговых токсодоз.

2. Радиационная авария - происшествие, приводящее к
выходу (выбросу) радиоактивных продуктов и ионизирующих
излучений за предусмотренные проектом пределы (границы) в
количествах, превышающих установленные нормы безопас
ности.

Радиационное воздействие на персонал и население в зоне радиоактивного загрязнения характеризуется величинами доз внешнего и внутреннего облучения людей. Под внешним по-

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

9.1. Общие сведения и классификация чрезвычайных ситуаций 181

Нимается прямое облучение человека от источников ионизирующего излучения, расположенного вне его тела, главным образом от источников у-излучения и нейтронов. Внутреннее облучение происходит за счет ионизирующего излучения от источников, находящихся внутри человека. Эти источники образуются в критических (наиболее чувствительных) органах и тканях. Внутреннее облучение происходит за счет источников а-, р- и у-излучения.

3. Аварии на пожаро- и взрывоопасных объектах, связанные
с сильными взрывами и пожарами, могут привести к тяжелым
социальным и экономическим последствиям. Вызываются
они в основном взрывами емкостей и трубопроводов с легко
воспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями и газа
ми, коротким замыканием электропроводки, взрывами и воз
горанием некоторых веществ и материалов. Пожары при про
мышленных авариях вызывают разрушения сооружений из-за
сгорания или деформации их элементов от высоких температур.

4. При авариях на гидродинамически опасных объектах, к
которым относятся гидротехнические сооружения напорного
типа, опасно разрушение плотин. При прорыве плотин обра
зуется волна прорыва, разрушительное действие которой за
ключается главным образом в движении больших масс воды с
высокой скоростью и таранного действия всего того, что пере
мещается вместе с водой (камни, доски, бревна, различные
конструкции).

Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки. Например, для равнинных районов скорость волны прорыва может достигать от 3 до 25 км/ч, а в горных и предгорных местах - 100 км/ч. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.

При прорыве плотин значительные участки местности через 15-30 минут обычно оказываются затопленными слоем воды толщиной от 0,5 до 10 м и более. Время, в течение которого территория может находиться под водой, колеблется от нескольких часов до нескольких суток.

5. Аварии на транспорте и коммунально-энергетических
сетях довольно частые явления в нашей жизни, и, к сожале
нию, их число из года в год увеличивается. На сегодня любой
вид транспорта представляет потенциальную опасность.

На железнодорожном транспорте чаще всего происходит сход подвижного состава с рельсов, столкновения, наезды на

препятствия на переездах, пожары и взрывы непосредственно в вагонах. Нельзя исключать и размывы железнодорожных путей, обвалы, оползни. При перевозке опасных грузов, таких, как газы, легковоспламеняющиеся, взрывоопасные, ядовитые и радиоактивные вещества, могут происходить взрывы и пожары.

Причинами аварий на железнодорожном транспорте являются изношенность путевого и вагонного хозяйства, неисправности средств сигнализации, централизации и блокировки, ошибки диспетчеров, невнимательность и халатность машинистов.

Одна из основных проблем, связанных с автомобильным транспортом, - обеспечение безопасности движения. Около 75% всех дорожно-транспортных происшествий происходит из-за нарушения водителями правил дорожного движения, причем треть ДТП является следствием плохой подготовки водителей. Они либо вообще не имеют права на управление транспортным средством соответствующей категории, либо, более того, водительские удостоверения ими покупаются. Наиболее опасным видом нарушений по-прежнему остается превышение скорости, выезд на полосу встречного движения, управление автомобилем в нетрезвом состоянии.

На воздушном транспорте, несмотря на принимаемые меры, количество аварий и катастроф не уменьшается. К тяжелым последствиям приводят разрушения отдельных конструкций самолета, отказ двигателя, нарушение работы систем управления, электропитания, связи, пилотирования, недостаток топлива или его низкое качество, перебои в жизнеобеспечении экипажа и пассажиров.

На водном транспорте большинство крупных аварий и катастроф происходят под воздействием ураганов, штормов, туманов, льдов, а также по вине людей -капитанов, лоцманов и членов экипажа. Половина происшествий на реках и морях - следствие неумелой эксплуатации транспорта, неправильное расположение грузов, плохое их крепление и т.д. Все это ведет к столкновениям и опрокидываниям судов, посадке их на мель, взрывам и пожарам на борту.

6. Аварии на коммунально-энергетических сетях в нашей жизни стали обыденным явлением. В 2002-2003 гг. зимой замерзали целые города. Из-за старения оборудования, коррозии и ветхости труб, деформации почвы разрывы на водопроводных, канализационных сетях и трубопроводах оказа-

Гл. 9. Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

лись настоящим бичом для работников жилищно-коммунальных служб.

При планировании мероприятий по борьбе с авариями надо учитывать, что в своем развитии они проходят пять характерных этапов:

Накопление отклонений от нормального процесса;

Инициирование аварии;

Развитие аварии, во время которой оказывается воздейст
вие на людей, природную среду и объекты народного хо
зяйства;

Проведение спасательных и других неотложных работ,

Восстановление жизнедеятельности после ликвидации пос
ледствий аварии.

В связи с тем что количество аварий имеет тенденцию к увеличению из года в год, аварийно-спасательные службы, команды спасателей, формирования МЧС и ГО должны находиться в готовности к выполнению задач по ликвидации непредвиденных ситуаций.

ГУ. Чрезвычайные ситуации экологического характера весьма разнообразны и практически охватывают все стороны жизни и деятельности человека. Это связано с широким спектром источников данной ЧС.

По характеру явлений экологические ЧС подразделяются на четыре основные группы, которые характеризуются изменением:

Состояния суши (деградация почв, эрозия, опустынивание);

Свойств воздушной среды (потепление климата, недостаток
кислорода, вредные вещества, кислотные дожди, шумы, на
рушение озонового слоя);

Состояния гидросферы (истощение и загрязнение рек,
морей и океанов);

Состояния биосферы (зоны Земли - включая верхнюю ли
тосферу и нижнюю часть атмосферы).

Похожая информация.

Методы защиты гидросферы

Гидросфера земли.

Гидросфера - водная среда, которая включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. Поверхность Мирового океана (акватория) составляет 361 млн/км квадратных. Она примерно в 2,04 раза больше площади суши – территории, занимающей 149 млн/км квадратных. Если распределить воду ровным слоем, то она покроет Землю толщиной в 3000 метров.

Вода в океане (94%) и под землей – соленая. Количество пресной воды составляет 6% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля всего 0,36% имеется в легкодоступных для добычи местах.

Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 м кубических воды в год (1780 литров в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 литра в день, т.е. около 1 м кубического в год.

Вода – не только условие жизни индивидуального организма. Без нее не возможно было бы существование биосферы, жизни на Земле, поскольку круговорот веществ и энергии в биосфере возможен только с участием воды. В ходе круговорота воды с поверхности Мирового океана ежегодно испаряется 453 000 куб. м. воды.

Виды загрязнения поверхностных и подземных вод:

физическое – повышение содержания механических

примесей, свойственное в основном поверхностным видам

загрязнения;

химическое – наличие в воде неорганических и органических

веществ токсического и нетоксического действия;

радиоактивное – присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

бактериальное и биологическое - наличие в воде

разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и

мелких водорослей;

Источники загрязнения.

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающее качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

1) Промышленные, сельскохозяйственные, бытовые сточные воды

Промышленные: В индустриально развитых странах главным потребителем воды и самым крупным источником стоков является промышленность. 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.

Сельскохозяйственные: 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; 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 мясо-молочный 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.).

Бытовые сточные воды : Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. 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.

2) Бытовые отходы

В моря и океаны через реки, непосредственно с суши, а также с судов и барж попадают жидкие и твёрдые бытовые отходы. Часть этих загрязнений оседает в прибрежной зоне, а часть под влиянием морских течений и ветра рассеивается в разных направлениях. Бытовые отходы опасны тем, что они являются переносчиками болезней человека (главным образом кишечной группы – брюшной тиф, дизентерия, холера.

3) Загрязнение нефтью и нефтепродуктами

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т. нефти, что составляло 0, 23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, при авариях танкеров и разрывов на трубопроводах. - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.

4) Загрязнение ионами тяжелых металлов

Загрязнение тяжелыми металлами. Нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.

5) Кислотные дожди

Загрязнение кислотными дождями. Приводит к закислению водоемов и гибели экосистем.

Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5.6).

6) Тепловое

Тепловое загрязнение вызывает сброс в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС, что приводит к массовому развитию синезеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов.

Последствия загрязнения

1. Проблема пресной воды, органическое загрязнение водоемов, ухудшение качества питьевой воды.

2. Гибель растений и животных.

3. Неконтролируемое развитие водорослей.

4. Гибель водных экосистем с непроточной водой.

5. Заболачивание местности.

Методы очистки сточных вод

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

1. Механический метод

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75 % нерастворимых примесей, а из промышленных - до 95 %, многие из которых, как ценные примеси, используются в производстве.

2. Химический метод

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95 % и растворимых до 25 %

3. Физико-химический метод

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

4. Биологический метод

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах. В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем. Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии (не слипающиеся в хлопья) омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)

Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Самоочищение водоемов

Факторы самоочищения водоемов: физические, химические, биологические.

Каждый водоем – это сложная система, где обитают бактерии, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. Но этот процесс затруднен в связи с нарушением биологического равновесия, поэтому одна из природоохранных задач поддержать способность самоочищения водоемов от примесей.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.

Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также 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 или по общему содержанию органических веществ.

Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно быть не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий.

К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.

Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологического состояния каждого водоема, эффективного контроля за развитием, населяющих его различных живых организмов, можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.

Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипание 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 частиц планктона и т.д., температура воздуха и от солнечного освещения.

3. Бессточные производства

Темпы развития индустрии сегодня настолько высоки, что одноразовое использование для производственных нужд запасов пресной воды – недопустимая роскошь.

Поэтому ученые заняты разработкой новых бессточных технологий, что практически полностью решит проблему защиты водоемов от загрязнения.

При замкнутой технологии предприятие использованную и очищенную затем воду возвращает в оборот, а из внешних источников только пополняет потери.

Охрана поверхностных вод РФ

Водное законодательство России регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду; поддержание оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в соответствии с санитарными и экологическими требованиями; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; сохранения биологического разнообразия водных экосистем.

Согласно Водному кодексу РФ, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным. Для этих водоснабжений должны использоваться защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты.

Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:

2. отнесенные к особо охраняемым;

3. находящиеся в курортных зонах, местах отдыха населения;

4. находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания ценных и занесенных в Красную книгу видов животных и растений.

Порядок разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты устанавливается правительством РФ.

4. Мониторинг водных объектов

14 марта 1997 г. правительство РФ утвердило «Положение о введении государственного мониторинга водных объектов».

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ведет наблюдение за загрязнением поверхностных вод суши. Санитарно-эпидемологическая служба РФ отвечает за санитарную охрану водоемов. Работает сеть санитарных лабораторий на предприятиях для изучения состава сточных вод и качества воды водоемов. Работа осуществляется с помощью автоматических приборов. Электрические датчики постоянно измеряют концентрации загрязнений, что способствует быстрому принятию решений в случае неблагоприятных воздействий на источники водоснабжения.

Заключение.

Логика развития жизни на Земле определяет деятельность человека как главный фактор, причем биосфера может существовать без человека, но человек не может существовать без биосферы. Фактором существования биосферы является чистая вода. Следующие поколения не простят нам то, что мы лишили их возможности наслаждаться первозданной природой. Сохранить гармонию человека и природы – основная задача, которая стоит перед настоящим поколением. Это требует изменения многих ранее сложившихся представлений о соизмерении человеческих ценностей. Необходимо развитие у каждого человека «экологического сознания», которое будет определять выбор вариантов технологий, строительства предприятий и использования природных ресурсов.

Методы защиты гидросферы

Гидросфера земли.

Виды загрязнения поверхностных и подземных вод:

физическое – повышение содержания механических

примесей, свойственное в основном поверхностным видам

загрязнения;

химическое – наличие в воде неорганических и органических

веществ токсического и нетоксического действия;

радиоактивное – присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

бактериальное и биологическое - наличие в воде

разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и

мелких водорослей;

Источники загрязнения.

1) Промышленные, сельскохозяйственные, бытовые сточные воды

Промышленные: В индустриально развитых странах главным потребителем воды и самым крупным источником стоков является промышленность. 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.

Сельскохозяйственные: 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; гербициды, знаменитое средство борьбы с сорняками; и прочие пестициды, а также органические и неорганические удобрения, содержащие азот, фосфор, калий и иные химические элементы.

Бытовые сточные воды : Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. 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.

2) Бытовые отходы

3) Загрязнение нефтью и нефтепродуктами

4) Загрязнение ионами тяжелых металлов

5) Кислотные дожди

Загрязнение кислотными дождями. Приводит к закислению водоемов и гибели экосистем.

6) Тепловое

Последствия загрязнения

Проблема пресной воды, органическое загрязнение водоемов, ухудшение качества питьевой воды.

Гибель растений и животных.

Неконтролируемое развитие водорослей.

Гибель водных экосистем с непроточной водой.

Заболачивание местности.

Методы очистки сточных вод

1. Механический метод

2. Химический метод

3. Физико-химический метод

4. Биологический метод

Самоочищение водоемов

Факторы самоочищения водоемов: физические, химические, биологические.

К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки.

3. Бессточные производства

Охрана поверхностных вод РФ

Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:

отнесенные к особо охраняемым;

находящиеся в курортных зонах, местах отдыха населения;

находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания ценных и занесенных в Красную книгу видов животных и растений.

4. Мониторинг водных объектов

Заключение.

Рассматриваемые в данном разделе методы и средства защиты гидросферы могут использоваться для очистки всех видов воды: питьевой, технической, а также производственных, бытовых и поверхностных сточных вод. Вид очищаемой воды определяет выбор схемы и конкретного технологического оборудования, используемого для очистки.

Тем не менее для очистки любого вида воды, как правило, первой стадией очистки является механическая, второй - физико-химическая и третьей - биологическая. При этом на многих стадиях физико-химической и биологической очистки воды применяют сооружения вторичной механической очистки (как правило, вторичные отстойники) для выделения из воды нерастворимых примесей, образовавшихся в процессах физико-химической или биологической очистки.

Методы и технологическое оборудование для очистки сточных вод можно выбрать, зная допустимые концентрации примесей в очищенных сточных водах. При этом необходимо иметь в виду, что требуемая эффективность и надежность любого очистного устройства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентрации примесей и расходов сточных вод. С этой целью применяют усреднение концентрации примесей или расхода сточных вод, а в отдельных случаях и по обоим показателям одновременно. Для этого на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет которых зависит от параметров изменяющихся по времени сбросов сточных вод.

В соответствии с видами процессов, реализуемых при очистке, целесообразно существующие методы классифицировать на механические, физико-химические и биологические.

К механическим видам очистки сточных вод от взвешенных веществ относятся процеживание, отстаивание, обработка в поле действия центробежных сил и фильтрование.

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. В вертикальных или наклонных решетках ширина прозоров обычно составляет 15-20 мм. Для удаления осадка веществ с входной поверхности решеток используют ручную или механическую очистку. Последующая обработка удаленного осадка требует дополнительных затрат и ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещении. Эти недостатки устраняют при использовании решеток-дробилок, которые улавливают крупные взвешенные вещества и измельчают их до 10 мм и менее.

Для выделения волокнистых веществ из сточных вод целлюлозно-бумажных и текстильных предприятий используют волокноуловители, например, с использованием перфорированных дисков или в виде движущихся сеток с нанесенным па них слоем волокнистой массы.

Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) примесей с плотностью больше (меньше) плотности воды, которое реализуется в песколовках, отстойниках и жироуловителях.

Песколовки (рис. 5.9) используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размеров более 0,25 мм. В зависимости от направления движения сточной воды применяют горизонтальные песколовки с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые.

Отстойники (рис. 5.10) используют для очистки сточных вод от механических частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. В зависимости от направления движения потока сточной воды применяют горизонтальные, радиальные или комбинированные отстойники.

При расчете отстойника определяющими являются его длина / и рабочая высота Н.

Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в открытых или напорных гидроциклонах и

Рис. 5.9.

1 - входной патрубок; 2 - корпус песколовки; 3 - шламосборник; 4 - выходной патрубок

центрифугах. Открытые гидроциклоны применяют для выделения из сточной воды крупных твердых примесей со скоростью осаждения более 0,02 м/с. Такие гидроциклоны имеют большую производительность и малые потери напора, не превышающие 0,5 кПа. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от состава примесей

Рис. 5.10.

(материала, размера, формы частиц и др., а также от конструктивных и геометрических характеристик гидроциклона.

Открытый гидроциклон (рис. 5.11) состоит из входного патрубка 1, кольцевого водослива 2, патрубка 3 для отвода очищенной воды и шламоотводящей трубы 4. Существуют открытые гидроциклоны с нижним отводом очищенной воды, а также гидроциклоны с внутренней цилиндрической перегородкой.

Конструктивная схема напорного гидроциклона аналогична схеме циклона для очистки газов от твердых частиц.

На рис. 5.12 представлена схема напорного гидроциклона, обеспечивающего очистку сточной воды и от твердых частиц, и от маслопродуктов. Сточная вода через установленный тангенциально по отношению к корпусу гидроциклона входной трубопровод 1 поступает в гидроциклон. Вследствие закру

Рис. 5.11.

чивания потока сточной воды твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и стекают в шламосборник 7, откуда они периодически удаляются. Сточная вода с содержащимися в пей маслопродуктами движется вверх.

При этом вследствие меньшей плотности маслопродуктов они концентрируются в ядре закрученного потока, который поступает в приемную камеру 3, и через трубопровод 5 маслопродукты выводятся из гидроциклона для последующей утилизации. Сточная вода, очищенная от твердых частиц и маслопродуктов, скапливается в камере 2, откуда через трубопровод 6 отводится для дальнейшей очистки. Трубопровод 4 с регулируемым проходным сечением предназначен для выпуска воздуха, концентрирующегося в ядре закрученною поток;! очищаемой сточной воды.

Рис. 5.12.

При проектировании гидроциклонов расчету подлежит их производительность () при выбранных размерах а.

Фильтрование применяют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой их концентрацией. Его используют как на начальной стадии очистки сточных вод, так и после некоторых методов физико-химической или биологической очистки. Для очистки сточных вод фильтрованием применяют в основном два типа фильтров: зернистые, в которых очищаемую сточную воду пропускают через насадки несвязанных пористых материалов, и микрофильтры, фильтроэлементы которых изготовляют из связанных пористых материалов (сеток, натуральных и синтетических тканей, спеченных металлических порошков и т.п.).

Для очистки больших расходов сточных вод от мелкодисперсных твердых примесей применяют зернистые фильтры (рис. 5.13). Сточная вода но трубопроводу 4 поступает в корпус / фильтра и проходит через фильтровальную загрузку 3 из частиц мраморной крошки, шупгизита и т.п., расположенную между пористыми перегородками 2 и 5. Очищенная от твердых частиц сточная вода скапливается в объеме, ограничен

Рис. 5.13.

ном пористой перегородкой 5, и выводится из фильтра через трубопровод 8. По мере осаждения твердых частиц в фильтровальном материале перепад давлений на фильтре увеличивается и при достижении предельного значения перекрывается входной трубопровод 4 и по трубопроводу 9 подается сжатый воздух. Он вытесняет из фильтровального слоя 3 воду и твердые частицы в желоб 6", которые затем по трубопроводу 7 выводятся из фильтра. Достоинством конструкции фильтра является развитая поверхность фильтрования, а также простота конструкции и высокая эффективность.

В настоящее время для очистки сточных вод от маслопродуктов широко используют фильтры с фильтровальным материалом из частиц пенополиуретана. Пенополиуретановые частицы, обладая большой маслопоглощающей способностью, обеспечивают эффективность очистки до 0,97-0,99 при скорости фильтрования до 0,01 м/с. При этом насадка из пенополиуретана легко регенерируется при механическом выжимании маслопродуктов.

Физико-химические методы очистки используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются флотация, экстракция, нейтрализация, сорбция, ионообменная и электрохимическая очистка, гиперфильтрация, эвапорация, выпаривание, испарение и кристаллизация.

Флотация предназначена для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса - молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде газа. Образование агрегатов "частица - пузырьки газа" зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия содержащихся в воде веществ, избыточного давления газа в сточной воде и т.п.

В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др.

Экстракция сточных вод основана на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей (сточной воды и экстрагента). Количественно интенсивность перераспределения оценивается коэффициентом экстракции К9 = сэ / си , где сэ и св - концентрации примеси в экстрагенте и сточной воде по окончании процесса экстракции. В частности, при очистке сточных вод от фенола с использованием в качестве экстрагента бензола или бутил-ацетата Кэ составляет соответственно 2,4 и 8-12. Для интенсификации процесса экстракции перемешивание смеси сточных вод с экстрагентом осуществляют в экстракционных колоннах, заполненных насадками из колец Рашига.

Нейтрализация сточных вод предназначена для выделения из них кислот, щелочей, а также солей металлов на основе кислот и щелочей. Процесс нейтрализации основан на объединении ионов водорода и гидроксильной группы в молекулу воды, в результате чего сточная вода приобретает значение рН = 6,7 (нейтральная среда). Нейтрализацию кислот и их солей осуществляют щелочами или солями сильных щелочей: едким натром, едким кали, известью, известняком, доломитом, мрамором, мелом, магнезитом, содой, отходами щелочей и т.п. Наиболее дешевым и доступным реагентом для нейтрализации кислых сточных вод является гидроокись кальция (гашеная известь). Для нейтрализации сточных вод с содержанием щелочей и их солей (сточные воды целлюлозно-бумажных и текстильных заводов) можно использовать серную, соляную, азотную, фосфорную и другие кислоты.

На практике используют три способа нейтрализации сточных вод:

Фильтрационный - путем фильтрования сточной воды через насадки кусковых или зернистых материалов;

водно-реагентный - добавлением в сточную воду реагента в виде раствора или сухого вещества (извести, соды или шлака); нейтрализующим раствором может быть и щелочная сточная вода;

Полусухой - перемешиванием высококонцентрированных сточных вод (например, отработанного гальванического раствора) с сухим реагентом (известью, шлаком) с последующим образованием нейтральной тестообразной массы.

Сорбцию применяют для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбентов используют любые мелкодисперсные материалы (золу, торф, опилки, шлаки, глину); наиболее эффективный сорбент - активированный уголь.

Ионообменную очистку применяют для обессоливания и очистки сточных вод от ионов металлов и других примесей. Очистку осуществляют ионитами - синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2-2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в сточной воде.

Различают сильно- и слабокислотные катиониты (в Н+-или №+-форме) и сильно- и слабоосновные аниониты (в ОН -или солевой форме), а также иониты смешанного действия.

В зависимости от вида и концентрации примесей в сточной воде, требуемой эффективности очистки используют различные схемы ионообменных установок. Для очистки сточных вод от анионов сильных кислот применяют технологическую схему одноступенчатого П-катионирования и ОН-анионирования с использованием сильнокислотного катионита и слабоосновного анионита (рис. 5.14, а). Для более глубокой очистки сточных вод, в том числе от солей, применяют одно- или двухступенчатое Н-катионирование на сильнокислотном катионите с последующим двухступенчатым ОН-анионированием на слабо-, а затем на сильноосновном анионите (рис. 5.14, б).

При необходимости обеспечивать значение рН = 6,7 и очистки сточной воды от анионов слабых кислот вместо анионитовых фильтров второй ступени используют фильтр смешанного действия, загружаемый смесью сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита.

Электрохимическая очистка, в частности электрохимическое окисление, осуществляется электролизом и реализуется двумя путями: окислением веществ путем передачи

Рис. 5.14.

а - одноступенчатая очистка; б - очистка с двухступенчатым анионированием; в - очистка с промежуточной дегазацией и двухступенчатым анионированием; К - катионитовый фильтр;

А - анионитовый фильтр; Д - декарбонизатор; ПЬ промежуточный бак

электронов непосредственно на поверхности анода или через вещество-переносчика, а также в результате взаимодействия с сильными окислителями, образовавшимися в процессе электролиза.

Наличие в сточной воде достаточного количества хлорид-ионов обусловливает появление в ней при электролизе активного хлора (С12, НОС1, С120, СЮ, С103), который является сильнейшим окислителем и способен вызывать глубокую деструкцию многих органических веществ, содержащихся в сточных водах.

Электрохимическое окисление применяют для очистки сточных вод гальванических процессов, содержащих простые цианиды (КСЫ, №СЫ) или комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов. Электрохимическое окисление осуществляют в электролизерах (обычно прямоугольной формы) непрерывного или периодического действия. На аноде происходит окисление цианидов в малотоксичные и нетоксичные продукты (цианаты, карбонаты, диоксид углерода, азот), а на катоде - разряд ионов водорода с образованием газообразного водорода и разряд ионов меди, цинка, кадмия, образующихся при диссоциации комплексных анионов с содержанием СЫ - группы.

На рис. 5.15 показана технологическая схема установки для электрохимического окисления сточных вод. В ее состав входят сборный резервуар /, бак 2 для приготовления концентрированного раствора №С1, электролизер 3 с источником постоянного напряжения 7. Очищенная от цианидов сточная вода выходит по трубопроводу 4, а при необходимости се доочистки по трубопроводу 5 вновь направляется в сборный резервуар 1. Для интенсификации процесса окисления в электролизер 3 по трубопроводу 6 подают сжатый воздух.

Гиперфильтрация (обратный осмос) реализуется разделением растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых размером около 1 им пропускают молекулы воды, задерживая гидратированные ионы солей или молекулы недиссоциированных соединений. По сравнению с другими методами очистки гиперфильтрация требует малых энергозатрат: установки для очистки конструктивно просты и ком-

Рис. 5.15.

пактны, легко автоматизируются; фильтрат имеет высокую степень чистоты и может быть использован в оборотных системах водоснабжения, а сконцентрированные примеси сточных вод легко утилизируются или уничтожаются.

Для гиперфильтрации используют ацетатцеллюлозные, полиамидные и тому подобные полимерные мембраны с ресурсом работы до двух лет.

Эвапорация реализуется обработкой паром сточной воды с содержанием летучих органических веществ, которые переходят в паровую фазу и вместе с паром удаляются из сточной воды. Процесс эвапорации осуществляют в испарительных установках (рис. 5.16), в которых при протекании через эвапорационную колонну с насадками из колец Рашига навстречу потоку острого пара сточная вода нагревается до температуры 100 °С. При этом содержащиеся в сточной воде летучие примеси переходят в паровую фазу и распределяются между двумя фазами (паром и водой) в соответствии с урав

Рис. 5.16.

1 - 2 - теплообменник; 3 - эвапорационная колонна; 4 - трубопровод загрязненного пара; 5 - трубопровод подачи растворителя; 6 - колонна с насадками из колен Рашига для очистки отработанного пара; 7 - вентилятор; 8 - трубопровод повторно используемого очищенного пара; 9 - трубопровод отвода загрязненного летучими примесями растворителя; 10 - трубопровод отвода очищенной сточной воды; 11 - трубопровод подачи свежего пара

нением с" / с" = у, где сп и св - концентрации примеси в парс и сточной воде, кг/м3; у - коэффициент распределения. Для аммиака, этиламина, диэтиламина, анилина и фенола, содержащихся в сточной воде, коэффициент распределения соответственно равен 13, 20, 43; 5,5 и 2.

Биологическую очистку применяют для выделения тонкодисперсных и растворенных органических веществ. Она основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, белки, углеводы и т.п.). Процесс реализуется в две стадии, протекающие одновременно, но с различной скоростью: адсорбция из сточных вод тонкодисперсных и растворенных примесей органических веществ и разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окислении или восстановлении). Обе стадии реализуются как в аэробных, так и в анаэробных условиях в зависимости от видов и свойств микроорганизмов. Биологическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях.

Сточные воды в природных условиях очищают на полях фильтрации, полях орошения и в биологических прудах . Очистку и бытовых, и производственных сточных вод на нолях фильтрации и полях орошения в настоящее время используют очень редко в связи с малой пропускной способностью единицы площади полей и непостоянством состава производственных сточных вод, а также из-за возможности попадания на поля токсичных для их микрофлоры примесей.

Биологические пруды используют для очистки и доочистки сточных вод суточным расходом не более 6000 м3. Применяют пруды с естественной и искусственной аэрацией.

Биологические фильтры широко используют для очистки и бытовых, и производственных сточных вод. В качестве фильтровального материала для загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и т.п. Существуют биофильтры с естественной подачей воздуха; их применяют для очистки сточных вод суточным расходом не более 1000 м3. Для очистки производственных сточных вод больших расходов и сильно концентрированных используют биофильтры с принудительной подачей воздуха (рис. 5.17).

Нормальный ход процесса биологической очистки сточных под устанавливается после образования на загрузочном материале биофильтра биологической пленки, микроорганизмы которой адаптировались к органическим примесям сточных вод. Период адаптации обычно составляет 2-4 недели, хотя в отдельных случаях он может достигать нескольких месяцев. Для оценки состава сточных вод в процессе биологической очистки используют биологическую потребность воды в кислороде (ВПК) - количество кислорода, необходимое для окисления всех органических примесей, содержащихся в единице объема сточной воды.

Аэротенки, используемые для очистки больших расходов сточных вод, позволяют эффективно регулировать скорость и полноту протекающих в них биохимических процессов, что особенно важно для очистки промышленных сточных вод нестабильного состава. Окислительная мощность аэротенков

Рис. 5.17.

1 - трубопровод подачи исходной сточной воды; 2 - водораспределительные устройства; трубопровод отвода очищенной сточной воды; 5 - гидравлический затвор; 6 - трубопровод подвода сжатого воздуха; 7 - корпус фильтра

составляет 0,5-1,5 кг/м3 в сутки. В зависимости от состава примесей сточных вод и требуемой эффективности очистки применяют аэротенки с дифференцируемой подачей воздуха, аэротенки-смесители с дифференцируемой подачей сточной воды и аэротенки с регенераторами активного ила.

При ВПК > 0,5 кг/м3 используют аэротенки с дифференцируемой (сосредоточенной) подачей смеси сточной воды и активного ила в начале сооружения (рис. 5.18).

Воздух, интенсифицирующий процесс окисления органических примесей, распределяется равномерно по всей длине аэротенка. Диспергирование воздуха в очищаемой сточной воде осуществляют механическими или пневматическими аэраторами. Окислительная мощность аэротенков существенным образом зависит от концентрации активного ила в сточной воде. При очистке производственных сточных вод концентрация ила обычно составляет 2-3 кг/м3 по сухому веществу.

Окситенки обеспечивают более интенсивный процесс окисления органических примесей по сравнению с аэротенками за счет подачи в них технического кислорода и повышения концентрации активного ила. Для увеличения коэффициента использования подаваемого в объем сточной воды кислорода реактор окситенка герметизируют. Очищенная от органических примесей сточная вода из реактора поступает в

Рис. 5.18.

1 - трубопровод подачи сточной воды; 2 - первичный отстойник; 3 - трубопровод подачи активного ила или повторного использования; 4 - аэротенк; 5 - трубопровод отвода отработавшего ила; 6 - трубопровод отвода очищенной сточной воды; 7 - вторичный отстойник; 8 - трубопровод подвода сжатого воздуха

илоотделитель, в котором происходит выделение из нее отработанного ила.

При проектировании окситенков необходимо предусматривать мероприятия по обеспечению их пожаровзрывобезопасности с учетом вредных и опасных факторов, имеющих место при эксплуатации систем с использованием газообразного кислорода.

Поверхностные воды защищают от засорения, загрязнения и истощения. Для защиты от засорения предотвращают попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и других предметов. Для защиты от истощения контролируют минимально допустимые стоки вод. Для защиты от загрязнения применяют следующие мероприятия:

? развитие безотходных и безводных технологий и оборотного водоснабжения;
? очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);
? закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение);
? очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Безотходные и безводные технологии и оборотное водоснабжение.

Главный загрязнитель поверхностных вод - сточные воды. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения сточными водами являются безводные и безотходные технологии. На начальном этапе создается оборотное водоснабжение. В его систему включают ряд очистных сооружений и установок, что создает замкнутый цикл использования сточных вод, которые при таком способе все время находятся в обороте и не попадают в поверхностные водоемы.

Очистка сточных вод - существуют различные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический, биологический и термический. В зависимости от вида сточных вод их очистка может производиться каким-либо одним или комбинированными способами, с обработкой осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживанием сточных вод перед сбросом их в водоем.

Механическая очистка основана на процеживании, отстаивании и фильтровании. При этом из сточных вод удаляются нерастворимые механические примеси: песок, глинистые частицы, окалина и др. Физико-химическая очистка предполагает коагуляцию, сорбцию, флотацию, экстракцию и другие методы. Из сточных вод удаляются тонкодисперсные взвешенные частицы, минеральные и органические вещества. Химическая очистка основана на процессах нейтрализации, окисления, озонирования, хлорирования. Сточные воды очищаются от токсичных веществ и микроорганизмов. Биологическая (биохимическая ) очистка основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания многие органические и неорганические соединения из сточных вод (сероводород, аммиак, нитриты и т.д.). К термическим методам прибегают при очистке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты, разрушающиеся при высоких температурах.

При всех методах очистки сточных вод необходима обработка и утилизация образующихся шламов и осадков (особенно при очистке токсичных промстоков). С этой целью их складируют на специальных полигонах, обрабатывают в биологических сооружениях, перерабатывают с помощью растений (гиацинты, тростник и др.) или сжигают в специальных печах.

Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение) осуществляется через систему поглощающих скважин. При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

Агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия защищают поверхностные воды от загрязнения и засорения. Они предотвращают эвтрофикацию озер, водохранилищ и малых рек, возникновение эрозии, оползней, обрушение берегов, уменьшают загрязненный поверхностный сток.

Водоохранные зоны защищают поверхностные воды от загрязнения, засорения и истощения. Они создаются на всех водных объектах. Их ширина на реках составляет от 0,1 до 1,5-2,0 км, включая пойму реки, террасы и береговой склон. В пределах этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение пестицидов и удобрений, строительные работы и др.

Подземные воды охраняют от загрязнения и истощения. Для защиты от истощения применяют:

? регулирование режима водозабора подземных вод;
? рациональное размещение водозаборов по площади;
? определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования;
? введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др.

Для защиты подземных вод от загрязнения применяют две группы мероприятий: профилактические и специальные.

Профилактические мероприятия направлены на предупреждение загрязнения. Они предусматривают устройство зон санитарной охраны (ЗСО ) - территорий вокруг источников централизованного питьевого водоснабжения, создаваемых для исключения возможности загрязнения подземных вод.

Специальные мероприятия направлены на локализацию или ликвидацию очага загрязнения. Они предусматривают изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод.

Основами водного законодательства запрещены проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию предприятий, не обеспеченных водоочистными устройствами. Сброс отработанных вод допускается только с разрешения органов, контролирующих качество воды.