Вопросы для проверки

1. Как различаются примеси, загрязняющие природные воды?

2. Могут ли минеральные соли изменять вкус и цвет воды?

3. Что такое эвтрофикация?

4. К каким последствиям приводит подкисление рек и озер?

5. Что происходит при тепловом загрязнении водоемов?

6. Какие факторы самоочищения гидросферы Вам известны?

7. Какими группами показателей характеризуется качество воды водоемов?

8. Как можно использовать воду и водоемы в зависимости от их качества?

9. Какие существуют виды водопользования?

10. Что такое ПДК_в, ПДК_вр, их единица измерения?

11. Что такое ориентировочный допустимый уровень химического вещества в воде?

12. Для каких видов водопользования устанавливаются ПДК веществ в воде?

13. В чем заключаются методы обеззараживания воды, используемые для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования?

14. Перечислите методы стандартной очистки воды.

15. Перечислите методы специальной очистки воды.

16. Что такое индекс качества воды и как он рассчитывается?

17. Перечислите основные параметры, входящие в состав общесанитарного индекса качества воды, и методы их определения.

18. Дайте определение ПДС, какая единица измерения?

19. Отличие экологического бедствия от экологического кризиса.

20. Что собой представляет гидрохимический ИЗВ?

21. Чем отличается ДЭН от ПДЭН?

Расчетная работа № 3 внесение осадков сточных вод под сельскохозяйственные культуры Цель работы

1. Рассчитать массу осадка сточных вод для размещения на 1 га почвы сельскохозяйственных угодий в качестве удобрения без ухудшения её экологического состояния.

2. Определить экономическую эффективность внесения осадков сточных вод данного состава в качестве удобрения под зерновые культуры.

Введение

Количество городских сточных вод и осадков очистных сооружений постоянно растет, вместе с этим обостряются проблемы, связанные с их рациональной, экономически эффективной и экологически безопасной утилизацией. Осадки сточных вод (ОСВ) представляют собой отдельный вид отходов, образование которого в условиях городов составляет 30-45% от общего количества отходов производства и потребления. Только в Москве на очистных сооружениях ежегодно образуются миллионы тонн осадков. Для их складирования (депонирования) заняты значительные площади, а экологически безопасная переработка и хранение требуют привлечения значительных материально-технических ресурсов.

Основные методы утилизации осадков сточных вод и их соотношение указаны на начало XXI века в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Основные методы утилизации осадков сточных вод( в%) в современных условиях.

Страна	Использование в сельск. хоз-ве	Захоронение на свалках	Сжигание	Сброс в море и др.технологии
Англия	53	16	7	24
Австрия	20	49	31	-
Германия	25	55	15	5
Дания	45	28	18	9
США	25	25	35	15
Италия	20	60	-	20
Финляндия	40	41	-	19
Швейцария	50	30	20	-
Швеция	60	30	-	10
Франция	23	46	31	-

В будущем европейские страны предполагают до минимума снизить или совсем исключить захоронение отходов на свалках. Сжигание осадков сточных вод также имеет два больших недостатка: выбросы в атмосферу при переработке 1 т отходов составляет 27 кг; количество тепловой энергии, которое затрачивается на сжигание отходов, на 30% превышает энергию, которая получается при их переработке.

Осадки сточных вод могут использоваться в качестве удобрений в сельском хозяйстве, зеленом строительстве, промышленном цветоводстве, в лесных и декоративных питомниках, для биологической рекультивации нарушенных территорий, создании искусственных ландшафтов.

В РФ производство осадков сточных вод оценивается в 2,5 млн.т сухого вещества в год. Основной метод утилизации – сохранение осадков на иловых картах¹⁵ или захоронение. Термические методы переработки осадков практически не используются из-за высокой стоимости капитальных сооружений. В России осадки сточных вод используются в сельском хозяйстве в настоящее время приблизительно на 8%, причем с учетом международного опыта можно реально использовать не менее 30% образующихся осадков сточных вод, что в среднем составляет 1 млн.т при расчете на сухое вещество.

Одним из основных показателей, по которому определяется пригодность осадков, является содержание в них органического вещества. Для использования в сельскохозяйственной практике пригодны осадки, которые содержат более 20% органического вещества на естественную влажность (ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений»). Анализ по городам и странам показывает, что в основном осадки сточных вод содержат органического вещества заметно больше (около 50%). Соответственно, большинство осадков имеют содержание общего азота намного больше, чем предусмотрено ГОСТ. В основном, содержание общего азота в осадках 2,0-2,5%, а по нормативу – 0,6%.

Несмотря на значительные социально-экономические, почвенно-климатические различия, осадки сточных вод крупных промышленных центров достаточно сходны по содержанию основных биоэлементов. Существенные различия наблюдаются по содержанию в них тяжелых металлов, которые изменяются в широком диапазоне концентраций и отражают различное развитие промышленных отраслей.

Подходы к определению дозы внесения осадков сточных вод зависят от страны, наличия земельного фонда, целевого назначения. В настоящее время в Российской Федерации требования к осадкам сточных вод включают: агрохимические показатели осадков (табл.3.2); допустимое валовое содержание семи тяжелых металлов (ТМ) и мышьяка в осадках (табл.3.3); микробиологические и паразитологические показатели осадков.

Таблица 3.2. Агрохимические показатели осадков.

Наименование показателя	Норма
Массовая доля органических веществ, % на сухое вещество, не менее	20
Реакция среды (рН)	5,5-8,5
Массовая доля общего азота (N), % на сухое вещество, не менее	0,6
Массовая доля общего фосфора (P2O5), % на сухое вещество, не менее	1,5

Таблица 3.3. Допустимое валовое содержание тяжелых металлов и мышьяка в осадках.

Металл	Концентрация, мг/кг сухого вещества (не более) для осадков группы
	I группа	II группа
Цинк	1750	3500
Медь	750	1500
Хром	500	1000
Свинец	250	500
Никель	200	400
Кадмий	15	30
Мышьяк	10	20
Ртуть	7,5	15

Примечание: 1) При использовании в сельскохозяйственном производстве осадки по содержанию указанных металлов и мышьяка делятся на две группы: I группа более чистые осадки; II группа с содержанием тяжелых металлов в два раза большим, чем принятые для I группы.

2) При содержании любого из нормируемых элементов выше, чем указано в группе I, осадок относится к группе II.

3) В некоторых странах, кроме указанных, нормируются еще такие элементы как селен, молибден, марганец и кобальт.

Таблица 3.4. Микробиологические и паразитологические показатели осадков сточных вод.

Показатели	Нормативы
	I группа	II группа
Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) экз./кг осадка фактической влажности	10^5	10^6
Патогенные организмы, в т.ч. сальмонеллы	отсутствие	отсутствие
Яйца гельминтов, цисты кишечных патогенных простейших экземпляров	отсутствие	отсутствие

Примечание:1) Микробиологические и паразитологические показатели опасности объектов окружающей среды основаны на определении содержания возбудителей особо опасных болезней в единице массы или объема.

2) Патогенные биологические организмы, которые загрязняют осадки сточных вод и почву, представлены бактериями, вирусами, нематодами, простейшими, насекомыми и др. Они попадают в почву вместе с отходами и отбросами и сохраняют жизнеспособность в течение нескольких месяцев: стафилококки и стрептококки – 2-3 месяца, палочка брюшного тифа – 2-3 месяца, дифтерийная палочка – 1 месяц, дизентерийная палочка – 20 дней, туберкулезная – 10 месяцев. Споры возбудителей столбняка, сибирской язвы, ботулизма сохраняются в течение нескольких лет.

Осадки группы I можно вносить под все виды сельскохозяйственных культур, кроме овощных, грибов, зеленых и земляники. Осадки II группы используются при выращивании зерновых, зерно-бобовых, технических и зерно-фуражных культур. Осадки I и II групп без ограничения используются в зеленом строительстве и при рекультивации техногенно нарушенных территорий.

Исследования у нас в стране и за рубежом выявили группу позитивных и негативных факторов, которые проявляются при использовании осадков в агроценозе. (Рис 3.1)

Рис.3.1. Позитивные и негативные факторы влияния осадков сточных вод в агроценозе

Использование осадков в качестве удобрений допускается только после их обеззараживания (рис.3.2).

Все технологии обеззараживания осадков, согласно используемым методам, можно разделить на физические, химические и биохимические.

Рис.3.2. Методы обеззараживания осадков сточных вод.

Экологический контроль при использовании осадков сточных вод в качестве удобрений включает анализ почвы, собственно осадков и полученной сельскохозяйственной продукции. На участках, которые предназначены для внесения осадков сточных вод, проводится агрохимическое обследование почвы по таким показателям как рН, содержание подвижных форм фосфора, калия и тяжелых металлов (фоновое содержание свинца, кадмия, никеля, меди, ртути, цинка, хрома). При содержании в почве любого из указанных элементов в концентрации большем, чем 0,8 ПДК_п ¹⁶ внесение осадков под сельскохозяйственные культуры запрещается.

Таким образом, основным условием экологически безопасного применения осадков сточных вод на удобрение является их обеззараживание и снижение концентрации тяжелых металлов. Помимо технологий, применяемых для снижения концентрации металлов на очистных сооружениях, перспективным методом является снижение доступности их в системе почва-растение-удобрение. Попадая в почву, соединения твердых металлов претерпевают значительные изменения. На их растворимость и биодоступность большое влияние оказывают как свойства почвы, так и биологические особенности возделываемых сельскохозяйственных культур.

Рекомендации Института органических удобрений (г. Владимир) по применению осадков сточных вод предусматривают по каждому из обнаруженных в обработанных осадках металлов определять величину максимально возможного контролируемого дополнительного внесения его в почву Д_вi.

Д_вi = (ПДК_пi - Сф_i) · 3 · 10⁶ · К₁ · К₂ · К₃ , (3.1)

где ПДК_пi – предельно допустимая концентрация металла в почве мг/кг;

Сф_i – исходное (фоновое) содержание металла в почве до внесения осадка сточных вод;

3 · 10⁶ – ориентировочная масса пахотного слоя почвы кг/га;

К₁- корректирующий коэффициент, учитывающий содержание в почве гумуса;

К₂ - корректирующий коэффициент, учитывающий гранулометрический состав почвы;

К₃ - корректирующий коэффициент, учитывающий концентрацию водородных ионов (рН). Коэффициенты К₁ , К₂ и К₃ представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5. Корректирующие коэффициенты.

Факторы почвы	Коэффициент
Содержание гумуса,%	К1
0,5 – 1,0	0,6
1,0 – 2,0	0,8
2,0 – 3,0	0,9
Гранулометрический состав	К2
песчаные и супесчаные почвы	0,7
суглинистые почвы	0,9
тяжелоглинистые почвы	1,0
рН	К3
< 6,5	0,4
6,5 – 7,0	0,8
7 – 7,5	1,0

Установлено, что определенная часть твердых металлов достаточно прочно связывается с органическим веществом почвы, а также с органическим веществом, внесенным с осадком. Поэтому чем выше содержание гумуса в почве, тем надежнее почва будет удерживать тяжелые металлы.

Многие виды твердых металлов связаны электростатическими силами с почвообразующими минералами. Эти связи значительно слабее на почвах более легкого гранулометрического состава. С учетом этих особенностей, доза осадков сточных вод с экологических позиций может быть увеличена на глинистых почвах и снижена на песчаных.

Закрепление твердых металлов активнее происходит в нейтральных и щелочных почвах, твердые металлы удерживаются ковалентными и координационными связями на поверхности аморфных фосфатов, карбонатов и алюмосиликатов.