Vandens tiekimo problema (su diagrama)

Geriamojo vandens tiekimas:

Pagrindiniai geriamojo vandens tiekimo šaltiniai miestuose yra upės, ežerai ir upeliai. Vanduo iš tokių šaltinių yra išgrynintas arba pagamintas be teršalų ir be gemalo.

Kad švarus vanduo būtų švarus ir nešvarus, laikomasi šių trijų žingsnių:

i) sedimentacija

(ii) Filtravimas

iii) chloravimas

i) sedimentacija:

Šiame procese aliuminis, aliuminio sulfatas arba geležies sulfatas sumaišomi su žaliaviniu vandeniu, paimtu iš ežerų ar upių, į maišymo baką, kuris sudaro želė panašius flokules su ištirpusiomis ir suspenduotomis medžiagomis. Vandeniui, sumaišytam su flokulantais, leidžiama tekėti į flokuliacinę talpyklą, kur flokulai kartu su suspenduotomis dirvožemio dalelėmis, kitomis pašalinėmis medžiagomis ir mikrobais nusėda apačioje.

(ii) Filtravimas:

Nusodinus flokules, švarų vandenį leidžiama išplauti per specialius filtrų tipus, kad iš jo būtų pašalinti mikroorganizmai. Šiuo tikslu vandeniui leidžiama nusodinti per kelis kintančius viršutinius sluoksnius smėliuose ir rutuliuose.

iii) chloravimas:

Vanduo po pakeitimo proceso yra apdorojamas chloru. Šiame procese per vandenį patenka chloro dujos, kurios, kaip stiprios oksidacijos medžiagos, sukelia greitą organinių medžiagų skaidymą ir tuo pačiu metu nužudo likusias bakterijas. Tokiu būdu gautas vanduo visuomenei tiekiamas gėrimui ir kitiems buitiniams tikslams.

Nuotekų šalinimas:

Nuotekų valymas pirmiausia skirtas kietųjų atliekų šalinimui ir jų skaidymui bei mikroorganizmų veiklai paverčiant paprastomis neorganinėmis medžiagomis.

Nuotekų šalinimui naudojami šie metodai:

1. Mirkymo duobės

2. Septikas

3. Komunalinių nuotekų šalinimo įrenginiai.

1. mirkymo duobės:

Šiame procese naudojamas didelis perforuotas požeminis rezervuaras, pagamintas iš betono ir cemento (13.6 pav.). Nuotekos išleidžiamos į rezervuarą per vamzdį. Nuotekų vanduo iš rezervuaro išeina pro skyles ir įsiurbia į dirvą. Kietos atliekos skaidomos bako viduje esančiais mikroorganizmais.

2. Septikas:

Šiuo metodu nuotekos iš namų išleidžiamos į požeminius septinius rezervuarus per vamzdžius. Kietoji nuotekų frakcija nusėda septinės bako apačioje ir frakcija teka į paskirstymo vamzdžius, sumontuotus viršutinėje bako dalyje, ir galiausiai nusausinama į lauką (13.7 pav.). Kieta dalelių, surinktų apačioje, frakcija greitai skaidoma mikrobais.

3. Komunalinių nuotekų šalinimo įrenginiai:

Nuotekų tvarkymas ir šalinimas dideliuose miestuose apima šiuos tris etapus:

i) Pirminis gydymas:

Pirminiam valymui nuotekos į vamzdynus patenka į didelius atvirus rezervuarus. Kietoji nuotekų frakcija nusėda rezervuarų apačioje, kuri išleidžiama per vamzdžių sistemą į aerobinį virimo baką ir suskaidoma. Vandeninė nuotekų frakcija iš pirminių nusodinimo talpyklų nusausinama į antrinę nusodinimo talpyklą ir sumaišoma su aliuminio sulfatu arba geležies sulfatu, kuris sudaro želė panašias flokules. Flokulai kartu su mikroorganizmais ir suspenduotomis kietosiomis dalelėmis nusėda bako apačioje dumblo pavidalu, kuris po to išleidžiamas per vamzdžius į aerobinius virimo bakus. (13.8 pav.).

ii) Antrinis gydymas:

Vandeninė nuotekų frakcija, kurioje yra bakterijų ir kitų mikrobų, taip pat ištirpusių organinių atliekų, surenkama į antrines nusodinimo talpyklas ir per frakciją perduodama slėgio oro srovė, skatinanti ištirpusių organinių atliekų mikrobinį skaidymą. Po kurio laiko frakcija patenka į smėlio filtrus, kad pašalintų mikrobus. Tuomet švariam vandeniui leidžiama tekėti į upes ir vandenynus

Kietosios atliekos ir dumblas, patekęs į viryklės talpyklą, užpultas ir suskaidomas aerobinėmis bakterijomis. Atliekant atliekų skaidymą susidaro NH ₃, metanas, vandenilio sulfido dujos, surinktos įvairiems pramonės tikslams.

iii) tretinis gydymas:

Miestai, susiduriantys su ūminiu vandens trūkumu, skaidrus vanduo, gautas po antrinio apdorojimo, yra chloruojami ir atliekami tinkami bandymai, kurie yra buitiniai reikmenys. Remiantis Centrinės taršos kontrolės valdybos vertinimu, 1997 m. Bendras Indijos miesto teritorijų nuotekų kiekis sudarė apie 30 000 mlrd. Litų, o dabar bendras nuotekų valymo įrenginys beveik nepakanka 10 proc.

Nors drenažo ir kanalizacijos įrenginiai dabar didėjo miesto vietovėse, esami įrenginiai nėra pakankami visam nuotekų šalinimui. Nuotekų valymo programos nėra visiškai sėkmingos dėl prastos techninės priežiūros, netinkamų valymo įrenginių konstrukcijų ir netechninio bei nekvalifikuoto požiūrio. Nuotekų valymo planas pagal Gangos veiksmų planą nuo 1980 iki 1990 m. Dėl prastų nuotekų ir nuotekų valymo įrenginių dauguma teršalų patenka į požeminius vandenis, upes ir kitus vandens telkinius.

Kai kuriose Indijos kišenėse kaimo gyventojai vis dar priklauso nuo geriamojo vandens natūraliuose vandens rezervuaruose ir susiduria su daugeliu problemų, kaip nurodyta toliau:

1. Geriamasis vanduo yra pakrautas su teršalais.

2. Vanduo turi choleros, vidurių šiltinės ir daugelio odos ligų sukėlėjų.

3. Kai kuriose vietovėse vanduo yra labai druskingas, jame yra fluoridų ar kitų toksiškų elementų.

Kai kuriose miesto vietovėse gryno geriamojo vandens tiekimas tapo didele problema. Pagal Pasaulio banko (1998) vertinimą, apie 60 proc. Mirčių miestuose buvo dėl tokių su vandeniu susijusių ligų, kaip choleros, dizenterijos, gastroenterito, hepatito ir kt.

Eutrofikacija:

Vis didėjantis žmonių spaudimas vandens telkiniams dėl demografinio augimo, modemo technologijos ir žemės ūkio sukėlė keletą vandens taršos problemų. Viena iš sunkiausių ir dažniausiai pasitaikančių problemų yra dėl vandens praturtinimo augalų maistinėmis medžiagomis, kurios lemia biologinį augimą ir daro vandenį netinkamą įvairiems tikslams.

Papildomos maistinės medžiagos, kurios yra trąšų, nuotekų, ploviklių ir gyvūnų atliekų azoto ir fosforo junginiai, padidina vandens augalų ir dumblių augimo tempą. Pernelyg didelis dumblių ir kitų vandens augalų augimas dėl pridėtinės maistinės medžiagos vadinamas eutrofikacija. Tai lemia didelį tam tikrų vandens augalų biologinį produktyvumą, kuris pasireiškia žydėjimo pavidalu.

Dėl to vandens deguonis trūksta dėl organinių medžiagų skilimo vandens telkiniuose, kurie neigiamai veikia kitus organizmus. Dumbliai ir didesni vandens augalai gali trukdyti vandens naudojimui užsikimšdami vandens įleidimo vamzdžius, keičiant vandens skonį ir kvapą ir sukeldami organinės medžiagos kaupimąsi apačioje. Kadangi ši organinė medžiaga išnyksta, sumažėja deguonies lygis; galiausiai žuvys ir kai kurios kitos vandens rūšys gali mirti.

Weberis (1907), studijuodamas Šiaurės Vokietijos durpynus, pastebėjo, kad viršutiniuose sluoksniuose viršutiniuose sluoksniuose viršutinių sluoksnių sudėtyje yra daugiau maistinių medžiagų. Jis vartojo terminą eutrofinis (turtingas maistinėmis medžiagomis) ir oligotrofinį (maistingąsias medžiagas), norėdamas atskirti šiuos du sluoksnius. Šių terminų naudojimą limnologijoje pirmą kartą pateikė Naumann (1919).

Pagal dabartinę eutrofikacijos koncepciją:

(i) Vandens praturtinimas augalų maistinėmis medžiagomis didina fitoplanktono augimą, tačiau neturėtų būti laikomas vieninteliu eutrofikacijos kriterijumi, nes kitos sąlygos, pvz., šviesa, temperatūra ir kiti augimo veiksniai, taip pat gali riboti augimą.

(ii) Vandens trofėjus (organinių medžiagų kiekio vieneto ploto vienetui laikas) negalima prilyginti maistinių medžiagų lygiui ir jis negali būti apibrėžtas dumblių tankiu ir biomasės kiekiu, nes jame taip pat yra gamyba (Findenegg, 1955).

iii) Patikimiausias eutrofikacijos kriterijus yra fitoplanktono produktyvumo padidėjimas.

iv) Taip pat teigiama, kad terminas „eutrofikacija“ turėtų būti taikomas tik autotrofinei gamybai, o allotropiniams ežerams, kuriuose pagrindinis organinių medžiagų tiekimas yra kitaip, reikėtų vartoti terminą „dystrofiniai ežerai“.

Eutrofikacijos procesas:

Eutrofikacija yra natūralus reiškinys, kurį pagreitina padidėjęs maistinių medžiagų tiekimas per žmogaus veiklą. Nors eutrofikacijos procesas vyksta, kai tik susidaro ežerai, tačiau maistinių medžiagų patekimo į natūralias priemones greitis yra gana lėtas (ty natūralus eutrofikavimas).

Kai ežerai yra kilę, jie yra oligotrofinėje būsenoje ir jie turi tik ribotą ir nepakankamą maistinių medžiagų kiekį, kad būtų sukurtas didelis dumblių augimas. Vieninteliai maistinių medžiagų šaltiniai yra natūralus nuvalymas, džiovintų augalų dalių kritimas iš aplinkinės augmenijos, kritulių ir biologinės gamybos skilimas po mirties. Eutrofikacijos procesas prasideda, kai į lauką patenka maistinės medžiagos. Kai dumbliai miršta ir skaidosi, jų kūnuose užrakintos maistinės medžiagos tampa prieinamos šviežių dumblių augimui.

Kiekvieno ciklo metu maistinės medžiagos palaipsniui didėja ežeruose, o po kurio laiko maistinių medžiagų ciklai neužtikrina pusiausvyros tarp papildymo ir skilimo, todėl vis didėjanti ežero organinė medžiaga galiausiai patenka į apačią.

Tai lemia pelkių pelkių, pelkių ir galiausiai vandens telkinio dingimą. Todėl eutrofikacijos procesas vadinamas ežerų senėjimu. Taigi akivaizdu, kad eutrofikacijos pažanga vis daugiau maistinių medžiagų yra pridedama prie vandens telkinio ir galiausiai maistinių medžiagų ciklas negali išlaikyti pusiausvyros tarp papildymo ir skilimo.

Eutrofikacijos greitis priklauso nuo maistinių medžiagų pasiūlos, taip pat nuo kitų veiksnių, tokių kaip klimatas ir kt. Apskritai, eutrofikacijos greitis yra didelis karšto klimato sąlygomis, skatinantis maistinių medžiagų naudojimą ir dumblių augimą, lyginant šalto ir vidutinio klimato lygį . Dėl sumažėjusio šviesos skverbties, kaip ir druskos padidėjusio drumstumo ir dėl to sumažėjusios pirminės produkcijos, eutrofikacijos katijono greitis su laiku sulėtėja.

Eutrofikacijos poveikis:

Kai yra nukrypimas nuo fotosintezės (P) ir kvėpavimo (R) pusiausvyros, tai rodo taršą. Esant pusiausvyrai (P = R) vandens cheminė ir biologinė sudėtis nesikeičia; sąlyga, nustatyta neužterštame vandenyje, be maitinimo medžiagų iš išorės. Kai fotosintezė viršija kvėpavimo veiklą, tai rodo vandens telkinių eutrofikaciją. Jam būdingas laipsniškas dumblių augimas, dėl kurio susidaro organinė perkrova.

Giliuose ežeruose ekspresyvi gamyba ežerų paviršiuje (P >> R) subalansuojama saprofitinėmis sąlygomis apačioje (R >> P), kai kvėpavimas viršija fotosintezę, ištirpintas O ₂ išnyksta, kai priverstinai sumažinami keli oksiduoti chemikalai, pvz., NO ₃, SO ₄ ^-2 ir CO _2, į N ₂, NH ₄ ⁺, H ₂ S ir CH _4, kurie sukelia nešvarų kvapą ir kenkia kelioms vandens rūšims. Poole ir kt. (1978 m.) Kai kuriems vandens organizmams pranešė 11 mg / l, kaip mirtinos koncentracijos 50% (LC 50).

Eutrofikacija sukelia daug fizinių ir cheminių pokyčių vandenyse, kurie sukelia pokyčius floroje ir faunoje. Daug pageidaujamų rūšių, įskaitant žuvis, pakeičiami nepageidaujamais. Yra dumblių paveldėjimas ir mėlynos žalios dumbliai tampa dominuojančiais, daugelis jų, pvz., „Microcystis“, „Anabaena“, osciliatoriai gamina žydėjimą. Dumbliai, kaip Chlorella, Scenedesmus, taip pat gali sudaryti žydėjimą. Spirogyra, Cladophora, Zygnema ir daugelis kitų gijinių žaliųjų dumblių gali sudaryti plūduriuojančią kilimėlį ant vandens paviršiaus. Šios dumblių žydėjimas ir storas kilimėlis sumažina šviesos intensyvumą žemiau paviršiaus.

Eutrofikacija lemia dugno nuosėdų savybių pasikeitimą. Organinių medžiagų kaupimasis veikia bentoso bendruomenę. Dumblių žydėjimas veikia vandens telkinių rekreacinę vertę. Dumblių mirtis ir skilimas sukelia blogą kvapą ir skonį vandenyje. Dumblių skrandis patikrina deguonies įsiskverbimą į vandenį ir gali nužudyti žuvis ir kitus organizmus. Pradiniame dumblių augimo etape susidaro pakankamai deguonies, tačiau, kai žydi dumbliai, vanduo tampa nepakankamas O _2, nes sumažėja deguonies gamyba ir vartojimas padidėja dėl mirusių dumblių skaidymo aerobinėmis bakterijomis. Ištirpusio O _{2 kiekio} sumažėjimas vandenyje gali būti žuvų ir kitų vandens organizmų mirtingumo priežastis.

Dumblių žydėjimas sukelia vandens pakitimą. Dėl bendro eutrofikacijos poveikio vanduo tampa netinkamas žmonėms vartoti ir įvairiems kitiems tikslams. Be to, taip pat padidėja vandens valymo išlaidos.

Vandens kokybė:

Vandens kokybės vertinimas atliekamas pagal keletą parametrų, tokių kaip šarmingumas, ištirpusio deguonies. Biocheminis deguonies poreikis (5 dienos), koliforminių bakterijų skaičius, spalva, kietumas, kvapas, pH, druskingumas, temperatūra, bendra kietoji medžiaga, drumstumas, druskos-chloridai, fluondai, nitratai, fosfatai ir sulfatai, mikroelementų, pvz., Al, As, buvimas, Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn ir B, pesticidai ir radioaktyvumas. Tarp šių savybių ištirpusio deguonies kiekis, biocheminis deguonies poreikis ir bendras koliforminis skaičius yra geri vandens kokybės rodikliai.

Jie trumpai aptariami čia kaip:

Ištirpintas deguonis:

Tai yra vandens gebėjimo palaikyti gerai subalansuotą vandens gyvenimą matas. Pakankamas ištirpusio deguonies kiekis vandens telkinyje sukelia greitą organinių atliekų mikrobinį skaidymą. Biocheminiam amoniako oksidavimui į nitratą natūraliame vandenyje reikia ištirpinti deguonį. Nepakankamas ištirpusio deguonies kiekis vandenyje neigiamai veikia mikrobų skilimą ir vietoj CO ₂ išsiskiria metanas, o kvapieji aminai atsiranda azoto vietoje, o ne NO3 ir NH3.

Biologinis arba biocheminis deguonies poreikis (BOD):

Dažniausias vandens taršos rodiklis yra biocheminis deguonies poreikis (BOD), kuris nurodo deguonies kiekį, kurio bakterijos reikalauja, kad organinės atliekos aerobiškai suskaidytų į CO ₂ ir vandenį. BOD bandymas paprastai matuoja deguonies kiekį, naudojamą per pirmas penkias aerobinio mikroorganizmų skilimo dienas, esant tam tikram kiekiui nuotekų 20 ° C temperatūroje. Tai taip pat vadinama BOD ₅ .

Taigi 100 ppm BOD reiškia 100 mg deguonies, suvartojamos vienam litrui bandinio, per 5 dienas 20 ° C temperatūroje. Buitinės nuotekos paprastai turi apie 200 miligramų deguonies vienam litrui buitinių nuotekų ir pramoninių atliekų BOD gali būti apie 1000 mg / l. BDS - 0, 17 svaro arba 77 gm - taip pat vadinamas populiacijos ekvivalentu, kuris yra maždaug lygus reikalavimams, taikomiems buitinėms atliekoms, kurių koncentracija yra 1%.

Nuotekų valymo įrenginių pajėgumas paprastai matuojamas gyventojų ekvivalentais per dieną. Vandens užteršimas nuotekomis yra pagrindinė vandens sukeliamų ligų, pvz., Choleros, vidurių šiltinės, paratifoidų, dizenterijos ir infekcinio hepatito, priežastis.

Bendras coliformų skaičius. BOD suteikia apytikrį vandens kokybės rodiklį. Ji tiksliai nenurodo ligos pavojaus. Tam reikalingi konkretesni parametrai. Vienas iš labiausiai paplitusių parametrų yra coliforminių žarnyno bakterijų, ypač Escherichia coli, kiekis išmatose viename vandens tūrio vienete. Nors koliforminės bakterijos yra nekenksmingos, jų buvimas dideliais skaičiais rodo, kad mėginyje gali būti patogeninių mikrobų.

Upių vandens vandens kokybė stebima 480 stočių pagal įvairias programas, pvz., MINARS (Indijos nacionalinių vandens išteklių stebėsena), GEMS (pasaulinės aplinkos stebėsenos sistemos) ir GAP (Gangos veiksmų planas). 1979 m. Inicijuotų MINARS programų stočių skaičius pamažu didėjo ir šiuo metu stočių skaičius yra 260.

Į vandens kokybės nustatymo programą atsižvelgiama į keletą fizinių, cheminių, biologinių ir bakteriologinių parametrų, tačiau svarbūs yra DO, BOD ir TC (bendras coliformų skaičius).

Įvairios vandens rūšys, atsižvelgiant į kokybę ir jų atitinkamus naudojimo būdus, yra tokios:

A klasė - geriamojo vandens šaltinis be įprastinių bakterijų vandenyje.

Ištirpusio deguonies kiekis didesnis kaip 5 mg / l, TC mažesnis kaip 50/100 ml.

B klasė - vanduo maudytis, maudytis ir poilsiui, DO> 4 mg / l ir TC <500/100 ml.

C klasė - geriamojo vandens šaltinis po įprastinio apdorojimo.

D klasė - vanduo laukinei gamtai, žuvininkystei ir tt DO> 4 ir TC <500/100 ml.

E klasė - vanduo drėkinimui, pramoniniam aušinimui, žvejybai, plaukimui ar gėrimui. D O.> 3 mg / padanga.