Очистка грунтовых вод, загрязненных промышленным предприятием

     Влияние эксплуатации подземных вод на сток малых рек проявляется двояко: иногда на некоторых реках возникают участки, где поверхностный сток уменьшается (Москва в верховьях, Истра в среднем течении, Пахра, Нерская, Нора и некоторые другие) за счет питания рекой грунтовых водоносных горизонтов й сокращения подземного стока в реки. В других случаях за счет сброса в реки очищенных отработанных вод, различных стоков, речной сток по сравнению с естественным увеличивается (реки Воря, Торгоша, Пажа). Характерной в этом отношении является р. Клязьма, сток которой выше Ногинска уменьшился по сравнению с естественным, а ниже Ногинска и Электростали - увеличился.

     Математическое моделирование, проведенное с учетом сезонного регулирования питания грунтовых водоносных горизонтов, показало, что "ущерб" меженному стоку малых рек составит около 10% в год средней водности и 17-18% в год водности 95% обеспеченности. На отдельных участках рек, где меженный сток рек 95% обеспеченности уменьшится более, чем на 25-30%, потребуется осуществление специальных мероприятий, таких как устройство русловых запруд, подпитывание малых рек в экстремальных ситуациях подземными водами и др.

     Следует отметить, что проблема интенсификации использования подземных вод в Московском регионе вызвала небывалый интерес и прежде всего значительное беспокойство у населения и ряда ученых, в частности Пущинского научного центра. Еще ни разу в бывшем Советском Союзе специалисты и просто жители какого-либо региона не обсуждали столь активно экологические проблемы использования подземных вод. Можно назвать две основные причины этого:

• впервые в России планируется столь крупный отбор подземных вод для решения проблемы питьевого водоснабжения такого большого города, как Москва;
• в последние годы наблюдается повышенный интерес населения к экологическим проблемам природопользования, в том числе к опасности крупномасштабного использования подземных вод.

   Предварительный вывод авторов проекта, основанный на анализе существующего опыта эксплуатации, о незначительном влиянии водоотбора на уровень подземных вод первого от по верхности водоносного горизонта и, тем самым, на растительный мир, в целом является достаточно обоснованным. Однако этот оптимистический вывод, имеющий важное практическое значение для экологии региона, должен быть подкреплен и более обоснован дальнейшими опытными и экспериментальными исследованиями. В связи с этим одним из важнейших направлений дальнейших работ по повышению эффективности использования подземных вод для водообеспечения Московского региона является создание комплексного мониторинга окружающей среды, включающего подземные воды. Необходимо также провести специальные опытно-фильтрационные экспериментальные работы на опытных полигонах, позволяющие в натурных условиях смоделировать возможное влияние отбора подземных вод на экосистемы бассейнов малых рек. Проведение исследований в рамках такого мониторинга позволит определить необходимость, состав и содержание компенсационных мероприятий по минимизации возможного негативного влияния крупного отбора подземных вод на сток малых рек, состояние растительности, возникновение или усиление карстово-суффозионных процессов, качество отбираемой подземной воды. Кроме того, результаты таких работ позволят разработать научно-обоснованные методические рекомендации по региональной оценке экологических последствий влияния отбора подземных вод на окружающую среду, которые можно будет использовать при решении аналогичных проблем в других регионах.

КАЧЕСТВО  ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

     Для оценки качества воды применяют физические, химические, бактериологические и технологические методы анализа. При учете динамики состава воды в источниках водоснабжения важно, чтобы данные анализа совпадали с биологическими показателями и отражали качество именно той воды, которая будет поступать в водозабор и направляться на обработку. Поэтому выбор источника водоснабжения и отбор проб из него следует проводить в строгом соответствии с ГОСТом.

Характеристика физических показателей качества воды

     При оценке качества воды источника необходимо знать ее физические показатели (температуру, запах, вкус, мутность и цветность).

     Температура воды.

     Температура природных вод зависит от их происхождения. Воды подземных источников отличаются постоянством температуры, причем с увеличением глубины залегания вод сезонные колебания температуры уменьшаются.   Наоборот, температура вод открытых водоемов (рек, прудов, водохранилищ) претерпевает значительные изменения, связанные с нагреванием и остыванием водоемов. Помимо сезонных изменений на температуру воды в отдельных местах открытых водоемов влияет поступление в них подземных вод, а также тепловых выбросов промышленности. Оптимальная температура  воды,  используемой для питья, составляет 7—11 °С.

     Прозрачность или мутность воды.

     Природные воды, особенно поверхностные, почти никогда не бывают прозрачными из-за наличия в них взвешенных частиц глины, песка, ила, водорослей и других веществ минерального или органического происхождения.

     Причиной мутности речных и озерных вод могут быть составные части почв и горных пород, вымываемые реками из своего русла, а также талые воды и ливневый смыв, т. е. твердые осадки, смываемые дождями с почвы лесов, полей, лугов и улиц населенных пунктов. Ливневый смыв в период сильных дождей повышает мутность воды в несколько раз. В больших водоемах помутнение воды происходит за счет взмучивания осадков со дна вследствие волнения в ветреную погоду, в результате массового развития одноклеточных водорослей и по другим причинам.

     Мутность воды в реках в различные времена года значительно изменяется, причем обычно она резко возрастает весной в период половодья. Наименьшая мутность наблюдается в зимнее время, когда реки покрыты льдом.

     Количественное определение взвешенных веществ в воде весовым способом занимает много времени, и в практике чаще применяются методы косвенной оценки: установление прозрачности или мутности воды. При содержании взвешенных веществ менее 3 иг/л определяют не прозрачность, а мутность воды (понятие, обратное прозрачности), сравнивая испытуемую воду со стандартными суспензиями. Согласно ГОСТ 3351—74 мутность воды определяется фотометрическим способом и выражается в миллиграммах на 1 л. 

    Цветность воды.

    Чистая вода, взятая в малом объеме, бесцветна. В толстом слое она имеет голубовато-зеленый оттенок. Другие оттенки свидетельствуют о наличии в ней различных растворенных и взвешенных примесей. Для выяснения природы цветной воды необходимо в каждом конкретном случае установить  причину ,вызвавшую появление того или иного цвета.

    Изменение цветности воды в основном обусловливают органические соединения, которые в природных водах весьма разнообразны. Некоторые из них входят в состав организмов, населяющих воду, а часть является продуктами их жизнедеятельности или распада. В природной воде установлено присутствие гумусовых и дубильных веществ, белково- и углеводоподобных соединений, жиров, органических кислот и витаминов. Иногда источником окрашенных органических соединений в водоемах служат промышленные и бытовые сточные воды. Коллоидные железистые соединения придают воде оттенки от желтоватых до зеленых.

     Цветность воды выражается в градусах и определяется фотометрически — путем сравнения проб испытуемой жидкости с растворами, имитирующими цвет природной воды.

     Вкус и запах воды.

     Различают четыре вкуса природной воды: соленый, горький, сладкий и кислый. При. родные воды, используемые для водоснабжения, могут обладать соленым или горьким вкусом, что связано с присутствием   избытка   растворенных   солей.

    В частности, избыток MgS0₄ вызывает горький вкус, избыток NaCl — соленый. Кислый вкус имеют минеральные воды при избытке растворенной углекислоты. 
 Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами. Так, соли же-леза (II) и марганца придают воде чернильный или железистый привкус, CaS0₄ — вяжущий. 
Интенсивность вкуса и привкуса определяется органолептически при 20 °С и оценивается по пятибалльной системе.

     Запахи воды бывают естественного и искусственного происхождения. Причиной запахов естественного происхождения могут быть химический состав примесей воды, живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки, специфические соединения, выделяемые некоторыми водорослями и микроорганизмами. К этим запахам относятся следующие: ароматический, болотный, гнилостный, древесный, землистый, запах плесени, рыбный, травянистый, неопределенный, а также запах сероводорода, часто обусловливаемый присутствием последнего в воде.

     Наличие в воде запахов естественного происхождения периодически наблюдается в реках и каналах. В водохранилищах запахи часто появляются в период массового развития водорослей, во время так называемого цветения воды.

     Вещества, обусловливающие запахи естественного происхождения, являются сложными смесями ароматических углеводородов и кислородсодержащих соединений (спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры). Они летучи, разрушаются сильными окислителями и хорошо поглощаются активированным углем. Запахи искусственного происхождения, вызываемые примесями промышленных сточных вод, называются по соответствующим веществам: феноль-ный, хлорфенольный, нефтяной и т. д.

Характеристика химических показателей качества воды

     Химический анализ природной воды имеет решающее значение в практике водоснабжения. Результаты анализа позволяют установить пригодность источника для питьевого и технического водоснабжения, наличие в воде вредных для организма загрязнений или соединений, способствующих ее коррозийной активности, вспениванию, образованию накипи и т. д.

    На основании сопоставления результатов анализа природной воды с требованиями, предъявляемыми к ней потребителем, можно судить о том, каким процессам очистки следует подвергнуть эту воду для улучшения тех или иных показателей ее качества.

    К химическим определениям относятся установление активной реакции воды, окисляемости, азотсодержащих веществ, растворенных в воде газов, плотного остатка и потерь при прокаливании, жесткости и щелочности, а также хлоридов, сульфатов, железа, марганца и других элементов.

    Активная реакция воды, т. е. степень ее кислотности или щелочности, определяется концентрацией водородных ионов, точнее, их активностью.

    Активность представляет собой эффективную концентрацию вещества, учитывающую взаимодействие его ионов или молекул друг с другом, а также с молекулами растворителя.

    Окисляемость воды. Наличие в природных водах органических и некоторых легкоокисляющихся неорганических примесей (сероводорода, сульфитов, железа (II) и др.) обусловливает определенную величину окисляемости воды. В связи с тем что окисляемость поверхностных вод объясняется главным образом наличием органических веществ, установление окисляемости, т. е. количества кислорода, необходимого для окисления примесей в данном объеме зоды, является одним из косвенных методов определения органических веществ в воде.

     Окисляемость природных, особенно поверхностных, вод не является постоянной величиной. Изменение химической характеристик, поступающих в воду веществ меняет величину ее окисляемости. Повышенная окисляемость воды свидетельствует о загрязнении источника и требует применения соответствующих мероприятий по его охране при использовании для водоснабжения. Внезапное повышение окисляемости воды служит признаком загрязнения ее бытовыми сточными водами, поэтому величина окисляемости — важная гигиеническая характеристика воды.

     Окисляемость определяют обработкой исследуемой воды марганцевокислым калием (пермангнатная окисляемость).

     Определение окисляемости является не только способом установления концентрации органических веществ, но в сочетании с другими показателями, например с цветностью, может служить и методом определения их происхождения.

     Азотсодержащие вещества (ионы аммония, нитритные и нитратные ионы) образуются в воде в результате разложения белковых соединений, попадающих в нее почти всегда со сточными бытовыми водами, сточными водами коксобензоль-ных, азотнотуковых и других заводов. Белковые вещества под действием микроорганизмов подвергаются распаду, конечный продукт которого — аммиак. Наличие последнего свидетельствует о загрязнении воды сточными водами.

     Сухой остаток и потеря при прокаливании. О количестве солей, содержащихся в природных водах, можно судить по величине сухого остатка и потере массы при прокаливании. Сухой остаток, образующийся при выпаривании определенного объема воды, предварительно профильтрованной через бумажный фильтр, состоит из минеральных солей и нелетучих органических соединений. Органическая часть сухого остатка воды определяется потерей его при прокаливании.

     Наличие в воде большого количества сульфатов нежелательно, так как сульфат натрия, например, нарушает деятельность желудочно-кишечного тракта, а сульфаты кальция и магния повышают некарбонатную жесткость воды.

     Сульфаты и хлориды в определенных концентрациях являются причиной коррозийной активности (агрессивности) воды.

     Воды, содержащие большое количество сульфатов, оказывают разрушающее действие на бетонные конструкции.

     Щелочность воды. Под общей щелочностью воды подразумевается сумма содержащихся в воде гидроксильных ионов (ОН) и анионов слабых кислот, например угольной (ионов НСОз, СОз). Поскольку в большинстве природных вод преобладают углекислые соединения, различают обычно лишь гидрокарбонатную и карбонатную щелочность. При некоторых приемах обработки воды и при рН ее выше 8,5 возникает гидратная щелочность.