СƩпр=Ʃni=1Сi/ПДКi,
где n – общее число загрязнителей,
Сi – концентрация i-го загрязнителя,
ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го загрязнителя.
Известно, что
ПДК(С10Н8)=0,01мг/л;
ПДК((NH2)2CO)=1мг/л;
ПДК(Fe)=0,3мг/л;
ПДК(Крс)=0,001мг/л.
Зная концентрации загрязнителей и их ПДК, рассчитываем СƩпр для каждого водоема:
СƩпр(А)=0,0022/0,01+0,66/1+0,212/0,3+0,00012/0,001=1,79;
СƩпр(В)=0,0012/0,01+0,209/1+0,123/0,3+0,00057/0,001=1,309;
СƩпр(С)=0,0028/0,01+0,135/1+0,0891/0,3+0,00026/0,001=0,972.
По результатам расчетов видим, что водоем С обладает наименьшей суммарной приведенной концентрацией загрязнений. Следовательно, данный водоем наиболее пригоден для общественного и бытового использования, а водоем А – наименее.
Концентрации исходных загрязнителей не превышают соответствующих ПДК. Но при однонаправленном действии, например железа и керосина, могут измениться органолептические свойства воды, такие как: вкус и цвет. При поступлении в водные объекты нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности (ЛПВ) и с учетом примесей, уже имеющихся в воде, сумма отношений фактических концентраций этих веществ к соответствующим ПДК не должна превышать единицы.
Ʃni=1Сi/ПДКi<1
где n – общее число загрязнителей,
Сi – концентрация i-го загрязнителя,
ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го загрязнителя.
В нашем случае в двух первых водоемах суммы превышают единицу. Воду в них не рекомендуется использовать. Несмотря на то, что результат в третьем водоеме ниже единицы, без предварительной очистки при данных загрязнителях, негативный эффект которых будет усиливаться примесями, уже имеющимися в водоеме, воду использовать не рекомендуется. Таким образом, все три водоема нуждаются в предварительной очистке и последующем сохранении от попадания в них загрязняющих веществ.
Источники соответствующих загрязнений Мочевина или карбамид ((NH2)2CO), будучи одним из важных продуктов жизнедеятельности водных организмов, присутствует в природных водах в заметных концентрациях. Повышение концентрации мочевины может указывать на загрязнение водного объекта сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Карбамид может накапливаться в природных водах в результате естественных биохимических процессов как продукт обмена веществ водных организмов, продуцироваться растениями, грибами, бактериями.
Железо (Fe) попадает в воду главным образом из-за выветривания и растворения горных пород. Большое количество железа поступает в воду из сточных вод металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками.
Технический керосин (Крс) используют:
- как сырьё для получения этилена, пропилена и ароматических углеводородов;
- в качестве топлива в основном при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий;
- как растворитель при промывке механизмов и деталей.
Соответственно данный нефтепродукт может попадать в водоемы с промышленными сточными водами и дождевыми потоками. Также причинами его попадания в воду могут являться: обычные перевозки, утечки при транспортировке.
Нафталин (С10Н8) используют:
- как исходное соединение при производстве фталевого ангидрида, декалина, тетралина, нафтолов, нафтиламинов и других реагентов;
-как промежуточное соединение при получении различных красителей, поверхностно-активных веществ (ПАВ), фармацевтических препаратов, инсектицидов;
-как инсектицид для борьбы с молью;
Поэтому в природные воды он может попасть с промышленными и бытовыми стоками, а также в результате сельскохозяйственной деятельности человека в качестве инсектицида, применяемого для борьбы с насекомыми.
Методы очистки
Мочевина активно утилизируется водными организмами. Но этот процесс сопровождается потреблением кислорода, приводящего к ухудшению кислородного режима. Поэтому воду необходимо искусственно насыщать кислородом (см. ниже самоочищение).
Все многообразие методов удаления железа можно свести к двум основным типам: реагентные и безреагентные (физические).
При реагентном способе используют химический реагент (коагулянт).
Обезжелезивание воды упрощенной аэрацией, хлорированием и фильтрованием заключается в удалении избытка углекислоты и обогащения воды кислородом при аэрации, что способствует повышению рН и первичному окислению железо-органических соединений. Окончательное разрушение комплексных соединений железа (II) и частичное его окисление достигается путем введения в обрабатываемую воду окислителя (хлора, озона, перманганата калия и т.п.) Соединения закисного и окисного железа извлекаются из воды при фильтровании.
Обезжелезивание воды методом напорной флотации основано на действии молекулярных сил, способствующих слипанию отдельных частиц гидроксида железа с пузырьками тонкодиспергированного в воде воздуха и всплывании образующихся при этом агрегатов на поверхность воды. Метод флотационного выделения дисперсных и коллоидных примесей природных вод весьма перспективен вследствие резкого сокращения продолжительности процесса (в 3-4 раза) по сравнению с осаждением или обработкой в слое взвешенного осадка.
Процесс напорно-флотационного разделения хлопьев гидроксида железа в окисное: растворение воздуха в воде и образование пузырьков; образование комплексов «пузырек воздуха - хлопья гидроксида железа»; подъем этих комплексов на поверхность воды.
К известным в настоящее время безреагентным методам очистки воды относятся: упрощённая аэрация и фильтрование, глубокая аэрация, отстаивание и фильтрование, «сухая» фильтрация. Наиболее широкое применение нашли упрощённая аэрация с последующим фильтрованием и «сухая» фильтрация. Однако каждый из этих методов имеет свои недостатки. Применение метода упрощенной аэрации с последующим фильтрованием затруднено при повышенных концентрациях железа в исходной воде, а также при наличии в подземной воде гумусовых веществ или других органических соединений, образующих трудноокисляемые органоминеральные железистые соединения, практически не извлекаемые из воды при ее очистке данным методом обезжелезивания. К недостаткам метода «сухой» фильтрации можно отнести повышенный расход электроэнергии в процессе водоочистки (по сравнению с методом упрощённой аэрации), необходимость постоянного контроля за водовоздушным соотношением, повышение коррозионности очищенной воды вследствие избыточной концентрации в ней непрореагировавшего кислорода.
При попадании в водоем нефтепродуктов (в данном случае керосин технический) осуществляют их сбор, для чего:
- ниже по течению водоема устраивается запруда из досок, бревен, веток, брезента (при большой ширине реки - бонного заграждения) таким образом, чтобы задерживался верхний слой воды с растекшейся пленкой нефтепродуктов;
- верхний слой воды с нефтепродуктами откачивается в емкости или собирается ведрами. Если емкостей для сбора нефтепродуктов из водоема нет или их вместимости не хватает, то нефтепродукты можно накапливать в естественных или искусственно созданных выемках, препятствующих обратному вытеканию нефтепродуктов в водоем.
В зимних условиях для сбора нефтепродуктов ниже по течению водоема направленными взрывами небольшой мощности во льду создается полынья от одного берега, к другому, в которой организуются препятствие для дальнейшего передвижения нефтепродуктов и их сбор. Если нет угрозы окружающей природной среде, то нефтепродукты на поверхности водоема выжигают.
Органические загрязнения (в данном случае нафталин) могут быть удалены из воды двумя способами:
· разрушением (окислением) до CO2 и H2O;
· извлечением.
Разрушение производится сильными окислителями, такими как хлор, кислород, озон, а также жестким ультрафиолетом.
Извлечение органических веществ из воды может быть осуществлено сорбцией, коагуляцией и мембранными методами.
При сорбционном извлечении молекулы органических веществ сорбируются на поверхности специально подготовленного сорбента, в качестве которого наибольшее распространение имеют активные угли различного типа, или поглощаются в объеме сорбента-органопоглотителя. В качестве последнего используются слабоосновные аниониты с пористой структурой или гелевого типа с акриловой матрицей.
Поскольку при коагуляции механизм извлечения органики из воды состоит в ее сорбции на образующихся хлопьях, имеющих огромную поверхность, этот метод также может быть отнесен к сорбционному извлечению.
При пропускании воды через полупроницаемую мембрану на ней задерживаются органические вещества, имеющие молекулярную массу:
· при ультрафильтрации – более 10000;
· при нанофильтрации – более 200;
· при обратном осмосе – практически любую.
Как правило, очистку природной воды от органических загрязнений производят ее обработкой активированным углем. В тех случаях, когда вода имеет только сезонную, периодическую, повышенную концентрацию органики, обычно применяют «углевание», т.е. обработку пылевидным углем, вводимым при коагуляции или фильтрации. В других случаях очистку производят в напорных фильтрах со стационарным слоем угля.
Естественным методом очистки водоемов является их самоочищение – одно из наиболее важных и ценных свойств воды. Самоочищение загрязненных вод может происходить при многократном их разбавлении чистой водой (1:7 до 1:12).
При дефиците в воде растворенного кислорода процессы самоочищения резко сокращаются, возникает необходимость искусственной аэрации, которую осуществляют специальными аэраторами, пропуском воды через водосливные плотины и т.д.