Zanieczyszczenie wód naturalnych i ich usuwanie

Zanieczyszczenie wód naturalnych i ich usuwanie

Ogólna charakterystyka wód naturalnych
Woda występująca w przyrodzie stanowi wodny roztwór substancji nieorganicznych i organicznych, jak również zawiera koloidy i zawiesiny. Substancje znajdujące się w wodzie są pochodzenia naturalnego lub antropogenicznego. Woda, będąc bardzo dobrym rozpuszczalnikiem, zawiera prawie wszystkie substancje naturalne występujące w skorupie ziemskiej, a także coraz częściej substancje wytwarzane przez człowieka. Stężenia poszczególnych substancji uzależnione są od ich powszechności w przyrodzie i rozpuszczalności w wodzie oraz od wielu różnorodnych procesów fizyko-chemicznych.

Podstawowymi składnikami wód są kationy: wapnia Ca2+ sodu Na+ magnezu Mg24" oraz aniony: węglanowe HCO3-, siarczanowe SO42-, chlorkowe Cl-, a także krzemionka Si02. Zawartość i proporcje jonów podstawowych zależą od składu chemicznego utworów geologicznych znajdujących się w zlewni. Działalność człowieka może mieć znaczny wpływ na skład chemiczny wód powierzchniowych i podziemnych. Skażenie wód np. substancjami promieniotwórczymi, kwasami i metalami ciężkimi, będące skutkiem arogancji cywilizacyjnej człowieka, ma często bardzo duży i nieprzewidywalny zasięg.

Rodzaje i pochodzenie zanieczyszczeń wód
Głównym źródłem zaopatrzenia ludzi w wodę są wody powierzchniowe, przede wszystkim zaś wody płynące, oraz wody podziemne, zalegające w płytkich warstwach geologicznych. Prawie cała ilość pobieranych przez człowieka wód wraca do wód powierzchniowych w postaci wód zużytych, obciążonych różnymi substancjami mineralnymi i organicznymi. Ładunki zanieczyszczeń wprowadzane do wód powierzchniowych płynących, które są głównym odbiornikiem ścieków pochodzenia antropogenicznego, przyczyniają się do problemów przy dalszym ich użytkowaniu. Zanieczyszczenia wód można podzielić na zanieczyszczenia pochodzenia komunalnego, przemysłowego i rolniczego.
Specyfika funkcjonowania sił zbrojnych, jako organizacji mającej istotny udział w życiu społecznym, powoduje powstawanie określonych rodzajów uciążliwości dla środowiska naturalnego, w tym również dla środowiska wodnego, narażonego na uciążliwości związane z wprowadzaniem ze ściekami określonych ładunków zanieczyszczeń.



Wskaźniki jakości wód
Wskaźniki jakości wody służą do określania przydatności wody do określonych celów. O możliwości użycia wody do zaspokojenia różnorodnych potrzeb decydują rodzaj i ilość zawartych w niej substancji. Podstawowymi grupami wskaźników, stanowiącymi o przydatności wody są:
a) wskaźniki fizyczne - temperatura, barwa, zapach, mętność, smak;
b) wskaźniki chemiczne - odczyn pH, utlenialność, BZT5 - biochemiczne 5-cio dobowe zużycie tlenu, ChZT - chemiczne zużycie tlenu, twardość (ogólna, węglanowa, niewęglanowa, przemijająca), zasadowość oraz zawartości: związków azotu, chlorków, siarczanów, żelaza, manganu, fluoru, gazów rozpuszczonych w wodzie, pierwiastków śladowych, substancji trujących oraz sucha pozostałość i strata po prażeniu,
c) wskaźniki biologiczne - zawartość bakterii w objętości próbki wody.

Wody naturalne prawie zawsze zawierają mikroorganizmy, są nimi zanieczyszczone szczególnie otwarte zbiorniki wodne, do których spływają wody deszczowe oraz do których odprowadzane są ścieki. Intensywność rozwoju bakterii w wodzie uzależniona jest od warunków termicznych, warunków świetlnych, stopnia natlenienia i obfitości substancji pokarmowych. Charakterystykę biologiczną wody wyraża się mianem coli, która określa najmniejszą objętość wody (wyrażoną w cm3), w której znaleziono jedną bakterię pałeczki okrężnicy (Bacterium coli) - bakterię typową dla środowiska jelita grubego w przewodzie pokarmowym człowieka.
Zasady ochrony wód
Najskuteczniejszym sposobem ochrony czystości wód jest niedopuszczenie do ich zanieczyszczenia, a najlepszym sposobem zachowania równowagi wodnej jest oszczędne gospodarowanie zasobami wód. Prawie każde wykorzystanie wody powoduje jej zanieczyszczenie, co w konsekwencji prowadzi do powstania problemu ścieków. Poprawie oszczędności zużycia wody służy mierzenie jej zużycia, co przy regulacjach ekonomicznych w zakresie opłat za wodę, przyczynia się do zmniejszenia zużycia. Celowi temu służy również stosowanie zamkniętych obiegów technologicznych z użyciem wody.


Ścieki
Wody zużyte na potrzeby bytowo-gospodarcze ludzi, w procesach produkcyjnych oraz wody opadowe określa się wspólnym mianem ścieków. Odbiornikami ścieków są wody powierzchniowe, a także wierzchnia warstwa gruntu. Możliwości samooczyszczania rzek, które są najczęstszymi odbiornikami ścieków, są z reguły niewystarczające wobec ładunków zanieczyszczeń wprowadzanych do nich wraz ze zrzucanymi ściekami.
Oznaczanie wskaźników zanieczyszczenia ścieków ma duże znaczenie przy określaniu stopnia ich szkodliwości dla środowiska, przy określaniu stopnia oczyszczenia ścieków w oczyszczalniach, jak również przy opracowywaniu technologii oczyszczania ścieków. Najważniejszymi wskaźnikami, istotnymi w analizie ścieków są: BZT5, ChZT, zawartość ogólnego węgla organicznego - OWO, zawiesin, związków azotu i fosforu, tłuszczów i olejów mineralnych, chlorków, siarczanów, odczyn, mętność, barwa i zapach.
Metody oczyszczania ścieków
Procesy oczyszczania ścieków mają na celu doprowadzenie składu fizyko-chemicznego ścieków wprowadzanych do środowiska naturalnego do poziomu dopuszczalnego przepisami prawa, po to aby zminimalizować degradację środowiska do którego zostają one wprowadzone Najważniejszymi procesami technologicznymi w oczyszczaniu ścieków są: sedymentacja zawiesin, sorpcja, biochemiczne i chemiczne utlenianie oraz mineralizacja substancji organicznej.
Proces technologiczny oczyszczania ścieków przyjęło się dzielić na cztery stopnie (etapy oczyszczania):
1. Oczyszczanie mechaniczne - usuwanie zanieczyszczeń stałych poprzez zatrzymywanie ich na kratach i sitach oraz sedymentacja w płaskownikach, osadnikach i odtłuszczaczach
2. Oczyszczanie biologiczne - usuwanie zanieczyszczeń rozpuszczonych w wodzie przy wykorzystaniu organizmów żywych w procesach mikrobiologicznego rozkładu.
3. Oczyszczanie chemiczne - usuwanie głównie związków azotu i fosforu ze ścieków komunalnych oraz innych zanieczyszczeń pochodzenia przemysłowego.
4. Usuwanie zanieczyszczeń resztkowych - odnowa wody.

Oczyszczanie mechaniczne sprowadza się do oddzielania, w urządzeniach oczyszczalni ścieków, ciał stałych o wielkości 40 - 100 mm (na kratach rzadkich), 10 - 30 mm (na kratach gęstych i sitach) oraz cząstek większych niż 0,2 mm (w płaskownikach).

Oczyszczanie biologiczne jest technicznym naśladownictwem naturalnych procesów zachodzących w przyrodzie. Urządzenia techniczne oczyszczalni ścieków intensyfikują te procesy dzięki stworzeniu warunków optymalnych dla rozwoju mikroorganizmów takich jak bakterie, glony, pierwotniaki, wrotki. Proces biologicznego oczyszczania ścieków może być spowolniony lub nawet zatrzymany przez obecność w ściekach nadmiernych ilości substancji trujących, niską temperaturę lub zbyt niski albo za wysoki odczyn pH.

Oczyszczanie chemiczne polega na poddaniu ścieków działaniu koagulantów, powodujących łączenie cząstek koloidów w większe zespoły, wytrącające się w postaci osadów.

Odnowa wody jest szeregiem procesów i metod prowadzących w efekcie do takiego stopnia oczyszczenia ścieków, że mogą one być ponownie użyte jako woda pitna i na potrzeby gospodarcze albo nabrać cechy wód naturalnych.