Экологические пpoблемы защиты пресных вод Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

СЕМИНАР 4

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98

И.А. Вишняков, к.т.н., А.В. Джанянц, асс,

УНПЦ «Экология» СКГТУ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПPOБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ ПРЕСНЫХ ВОД

На конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в Рио-де-Жанейро в 1992 году впервые на весь мир было заявлено о грозящей человечеству опасности, вызванной постоянно растущим загрязнением окружающей среде, для защиты от этой опасности на конференции была принята концепция устойчивого развития, только неукоснительно соблюдая которую человечество имеет шанс продолжить свое существование. В этой концепции, в частности, заложено положение, согласно которому право на развитие должно реализовываться таким образом, чтобы в равной мере обеспечить удовлетворение потребностей в экономическом и духовном развитии и сохранение окружающей среды как для нынешнего, так и для будущих поколений.

Одной из важнейших составляющих окружающей среды является пресная вода - основа всей жизни на земле. Согласно расчетам к 2000 году мировое потребление пресной воды приблизится к 16 млрд м3, что составит 70 % всех находящихся в эксплуатации источников [1]. А так как основная масса потребляемой воды после использования сбрасывается в эти же источники, то условием их сохранения для будущих поколений является обязательная очистка этих сбрасываемых сточных вод.

В России на производственнохозяйственные нужды среднегодовой забор пресной воды из всех источников составляет в настоящее время немногим более 300 куб. км, в объем сбрасываемых в эти источники сточных вод - 200 куб. км. И это при среднегодовом стоке всех рек России около 5000 куб. км [2].

В последние годы количество

подвергающихся очистке промстоков постоянно растет, однако, опасность гибели источников природных вод не только не .уменьшается, но и даже продолжает расти. О6 этом можно судить по данным, приведенным в табл.

1. Из этой таблицы следует, что несмотря на увеличение объема очищаемых сточных вод на 44,0 %. в природные водоемы за этот же период попало почти на 80 % неочищенных вод больше, (из-за. роста более чем в 1,5 раза общего количества сточных вод). Таким образом с неочищенными промстоками было сброшено более 55 млн т. загрязняющих веществ, из которых около 60 % приходится на промышленные предприятия, использующие гальванические процессы для защитных и декоративных покрытий выпускаемой продукции. А эти промстоки содержат ионы тяжелых металлов, относящихся к наиболее опасным загрязнителям. Согласно заключению комиссии ЮНЕП по глобальному мониторингу при ООН суммарное воздействие ионов тяжелых металлов на биосферу (индекс КОРТЕ) представляет в настоящее время одну из самых больших опасностей. Эти загрязнения приводят к гибели животный и растительный мир водоемов, являются стимуляторами и возбудителями онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, они нарушают наследственный аппарат, вызывают врожденные пороки развития: пороки сердца, диабет, но чаще различные формы дебильности. К этому необходимо добавить, что процесс самоочищения, который имеет место в природных водоемах в основном относится к загрязнителям органического происхождения. Ионы тяжелых цветных металлов не пре-

терпевают сколько-нибудь заметных изменений в природных водоемах и лишь перераспределяются между природными средами. По имеющимся в литературе сведениям за последнее время со сточными водами ежегодно сбрасывалось примерно 100 т. никеля и 120 т. кадмия, а это количество способно загрязнить более 500 км3 природных вод. Поэтому в природных средах России идет накопление ионов тяжелых цветных металлов, что чревато непредсказуемыми последствиями [3, 4, 5]. Из приведенного следует, что для источников природных пресных вод существует постоянно растущая опасность всеобщего загрязнения, в результате чего некоторые из них могут прекратить свое функционирование. Поэтому последнее время во всех странах глубокой очистке промстоков от ионов тяжелых и цветных металлов уделяется все больше внимания. При этом разработчиками технологических процессов очистки и оборудования проблема защиты природных пресных вод рассматривается значительно шире и сводится не только к недопущению попадания в природные воды наиболее опасных загрязнителей, но и к обеспечению такой очистки, после которой сточные воды могут достигнуть кондиции воды, забираемой из водоемов для использования.

Применяемые в настоящее время технологии и оборудование очистки промышленных сточных вод позволяют удалять из них многие поллютанты и оказывают существенную помощь в защите природных пресных вод, однако некоторые другие аспекты защиты ими не решаются, а порой создают дополнительные экологические проблемы. Практическое приме-

нение при очистке промышленных сточных вод получили реагентные, ионообменные, мембранные, сорбционные и

электрохимические методы. Наиболее универсален при очистке промстоков от ионов тяжелых металлов реагентный метод и его разновидности, при котором удается очищать промстоки имеющие как кислую, так и щелочную реакции. Однако метод имеет два существенных недостатка с экологической точки зрения. Во-первых, промстоки после очистки не могут быть использованы повторно из-за большого количества остающихся в них солей и реагентов, во-вторых, после очистки образуется большое количество шлама, в котором сосредоточены выведенные из промстоков тяжелые металлы в виде гидроокислов или других нерастворимых соединений, остатки реагентов и используемое для нейтрализации известковое молоко. Шламы гигроскопичны и необходимо хранить их в специально оборудованных хранилищах, так как они могут стать источником загрязнения окружающей среды. С целью извлечения или утилизации содержащихся в них тяжелых металлов и реагентов, требуются сложные и дорогостоящие технологии. В отличие от реагентных, ионообменные методы позволяют очищенные промстоки использовать повторно, однако, они имеют производительность на несколько порядков ниже, чем реагентные. При их использовании промстоки необходимо предварительно очищать от гетерогенных примесей, растворителей и органических соединений. Используемые иониты хорошо регенерируются. Однако, элюаты, образующиеся при регенерации, перерабатываются или

утилизируются с помощью реа-гентных методов, что в конечном счете сближает эти методы с реа-гентным с соответствующими

экологическими проблемами [6]. Мембранный метод и его разновидности - обратный осмос, ультрафильтрация, электроосмос хорошо отчищает промстоки как от ионов тяжелых металлов, так и от большинства солей, и применяется в оборотном водоснабжении. Однако для использования метода промстоки необходимо предварительно очистить от коллоидных минеральных и органических частиц и сделать их не агрессивными по отношению к используемым мембранам. Кроме того, в процессе основной очистки остается концентрированный раствор, состоящий из минеральных солей и соединений тяжелых металлов. Эти два продукта нуждаются в специальных условиях для хранения, так как представляют повышенную экологическую опасность, или должны подвергаться утилизации с целью до извлечения из них ценных компонентов. Это новые источники загрязнения. К тому же мембранные технологии менее производительны в сравнении с ионообменными и нуждаются в квалифицированном обслуживании. Важность в системе очистки сточных вод отводится электро-коагуляционному методу. Здесь ионы тяжелых металлов и некоторые другие поллютанты выводятся из промстоков сорбентом, который образуется в процессе очистки из переходящих в раствор при электрохимическом растворении железного анода ионов двухвалентного железа. Однако, очищенные от ионов тяжелых металлов промстоки не могут использоваться в оборотном водоснабже-

нии из-за достаточно высокого остаточного солесодержания. Электродиализ и электрокоагуляцион-ный метод нуждаются в большом

количестве электрической энергии, что сдерживает их широкое распространение. Анализ рассматриваемых методов очистки промстоков от ионов тяжелых металлов показывает, что они недостаточно надежны и эффективны. Каждый из методов, обеспечивая очистку промстоков от загрязнений и уменьшая их нагрузку на источники пресных вод, создают вместе с тем достаточно сложные проблемы, связанные с образующимися в процессе очистки побочными продуктами (концентрированные растворы, шла-мы, отработанные сорбенты, элюаты и пр.), которые являются новыми загрязнителями.

Поэтому экологические проблемы защиты природных пресных вод по прежнему остро стоят перед современной наукой и обществом и настоятельно требуют своего решения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Майстренко В.Н. и др. Экологоаналитический мониторинг суперэко-токсинантов. М. Химия, 1996 г. С. 125га.

2. Современные методы очистки сточных вод и их применение в промышленном производстве. Аналитический обзор. М., ВНИИТЭМПР, 1990 г.

3. Состояние природной среды в СССР в 1988 г. Госкомприрода. М., 1990 г., С.42-61.

4. Маркова Н.П., Пашелько-Лобачева Г.М., Охрана водного бассейна от токсичных загрязнений. Обзорная информация. УКРНИИТИ. Выпуск 1. К. 1998 г.

5. Журнал «Природа», 1987 г, № 2, С.69-71.

6. Фальковская Л.Н. и др. Основы прогнозирования качества поверхност-

Таблица 1

Водопотребление и водоотведение в России.______________________________________

1990 1995

Всего сточных вод Неочищенные стоки Очищенные стоки Всего сточных вод Неочищенные стоки Очищенные стоки

км3 126,1 54,3 71,8 км3 200,0 96,6 103,4

% 100 43,1 58,9 % 100 48,3 51,7

ных вод. М., Наука, 1982 г., С.49-71.

7. Хемфлинг Г. Тревога в 2000 году.

Бомбы замедленного действия на нашей планете. Перевод с немецкого, М.,

Мысль, 1990 г., С.46-103.

© И.А. Вишняков, А.В. Джанянц