Методы улучшения качества питьевой воды

1. Фильтрование

2. Коагуляция

3. Обеззараживание

а) хлорирование

б) озонирование

в) олигодинамическое действие серебра

г) ультрафиолетовое облучение

4. Стабилизация воды

5. Дегазация

6. Удаление привкусов и запахов

7. Опреснение воды

а) дистилляция

б) вымораживание

в) пропускание воды через ионообменные смолы.

Фильтрование - процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи пористых перегородок (асбестовых, угольных), пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твердые частицы. Осуществляется в фильтрах.

Коагуляция– слипание коллоидных частиц при их сталкивании в процессах броуновского движения. Используются специальные вещества – коагулянты, введение которых в жидкость, содержащую мелкие взвешенные частицы, вызывает их слипание и выпадение в осадок (коагуляцию).

Хлорирование– обеззараживание питьевой воды, сточных вод путем обработки газообразным хлором, хлорной известью или другими хлорсодержащими соединениями.

Озонирование– обеззараживание воды с помощью озона.

Стабилизация– привидение в постоянное устойчивое состояние и поддержание этого постоянства.

Дистилляция - очищение воды от растворенных в ней минеральных солей, органических веществ и других примесей, с помощью разделения воды на отличающиеся по составу фракции путем частичного испарения воды и конденсация образующихся паров.

Вымораживание– выделение одного из компонентов жидкого раствора при охлаждении ниже температуры плавления этого компонента.

Ионообменные смолы– твердые нерастворимые вещества, способные обменивать свои ионы с ионами внешней среды. Применяются для умягчения воды и извлечения из растворов следов металлов.

Лекция 12,13. «Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.»

РЕСУРСЫ ЕСТЕСТВЕННЫЕ (природные) – важнейшие компоненты окружающей человечество естественной среды, используемые для создания материальных и культурных потребностей общества (ресурсы животного мира, земельные, лесные, водные, рекреационные, эстетические и др.).

Они весьма разнообразны, как и возможности их применения в хозяйстве и быту. На рис. представлена классификация природных ресурсов, позволяющая оценить их масштабы запасов, возможность использования и комплекс необходимых мер по их охране. Они подразделяются на две группы – неисчерпаемые и исчерпаемые, последние в свою очередь подразделяются на невозобновимые и возобновимые.

Неисчерпаемые (неистощимые) ресурсы - количественно неиссякаемая часть природных ресурсов (солнечная энергия, морские приливы, текущая вода); иногда сюда относят атмосферу и гидросферу, хотя при значительных загрязнениях антропогенными токсикантами они могут переходить в категорию исчерпаемых (возобновимых).

Исчерпаемые – ресурсы, количество которых неуклонно уменьшается по мере их добычи или изъятия из природной среды. Они в свою очередь делятся на возобновимые (чистый воздух, вода, плодородная почва, растительность, животный мир) и невозобновимые (минеральные). Они могут быть истощены как потому, что не восполняются в результате природных процессов (медь, алюминий и др.), так и потому, что их запасы восполняются медленнее, чем происходит их потребление (нефть, уголь, горючие сланцы).

Природные ресурсы

Неисчерпаемые Исчерпаемые

Солнечная энергия

Возобновимые Невозобновимые

Ветер, приливы Чистый воздух Ископаемое топливо

Текущая вода Пресная вода Металлическое

Плодородная почва минеральное сырье

Растения и животные Неметаллическое

минеральное сырье

Основной принцип охраны природных ресурсов заключается в их рациональном, экономном использовании и воспроизводстве (по возможности).

Ресурсы рекреационные – это ресурсы, обеспечивающие отдых и восстановление здоровья и трудоспособности человека, а эстетические – сочетание природных факторов, положительно воздействующих на духовные богатства людей.

РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ – все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии (ископаемое топливо, металлическое и неметаллическое сырье), относятся к исчерпаемым (невозобновимым) природным ресурсам.

Как известно, развитие общества со времени его зарождения и становления связано с использованием минерального сырья, извлекаемого из земных недр. Постоянно увеличивающийся расход сырья приводит к возрастанию темпов их добычи, в частности, только с 1955 по 1985 гг. мировая добыча бокситов возросла в 11 раз, фосфоритов и калийных солей – более чем в 5 раз, молибдена – почти в 7 раз, железной и хромовой руды – в 3,5 раза и т.д. Но запасы минерально-сырьевых ресурсов, особенно находящихся в недрах земли, не безграничны и практически невозобновимы. Прогнозы на перспективу о количестве возможных запасов специалистами оцениваются весьма различно, поэтому в таблице приводим один из имеющихся вариантов о запасах и их прогнозе основных видов минерального сырья на 1985-2000 гг.

Видно, что для указанных стран к 2000 г. запасов угля, железной, марганцевой и хромовой руд, фосфатного сырья должно хватить еще на 100-300 лет. Но запасов полиметаллических руд, содержащих никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, цинк, олово остается на 30-60 лет и менее. Бывший СССР обеспечен разведанными запасами основных видов полезных ископаемых по достигнутому уровню добычи на XX в. и более далекую перспективу. Однако, во всем мире качество разведуемых и осваиваемых запасов имеет тенденцию неуклонного ухудшения: растет зольность углей, снижается концентрация металлов в горной массе, увеличивается доля труднообогатимых и перерабатываемых минеральных удобрений. Так, в США содержание меди в рудах уменьшилось с 2,5-3% в начале века до 0,8% к концу 70-х годов. Только за последние 30 лет в районах, богатых полиметаллическими рудами (Австралия, Канада, США, Мексика), среднее содержание свинца и цинка в добываемых рудах снизилось в 2-2,5 раза. В нашей стране за этот же период содержание железа в сырой руде уменьшилось с 50 до 35% (Панфилов, 1990).

Запасы и прогноз основных видов минерального сырья в промышленно развитых странах мира (по Е.И. Панфилову).

Виды сырья Запасы минерального сырья

начало 2000 г.

Уголь, млн. т 780000

Железные руды, млн. т 130500

Марганцевые руды, млн. т 2900

Никель, тыс. т 51015

Кобальт, тыс. т 3250

Вольфрам, тыс. т 2381

Молибден, тыс. т 10450

Бокситы, млн. т 20100

Хромовые руды, млн. т 3547

Медь, млн. т 541

Свинец, млн. т 161

Цинк, млн. т 255

Олово, тыс. т 4330

Фосфатное сырье, млн. т 31320

Калийные соли, млн. т 15427

Сера самородная, млн. т 567

Асбест, млн. т 119

В последние годы возросла добыча энергетических видов сырья – нефти и природного таза. Так, в 1991 г. в мире было добыто 3340 млн. т нефти. Почти 40% добычи нефти приходится на США, Саудовскую Аравию и Россию. Добыча природного газа в 1991 г. в мире составила 2115 млрд. м³, из них на бывший СССР приходится 38% и на США – около 24%. Возрастает в мире добыча золота, если в 1988 г. она составляла 1919 т, то в 1991 г. возросла до 2157 т (из них на ЮАР приходится 601 т, США – 300 т, бывшего СССР – 242 и на Австралию – 234 т). В 1991 г. добыча алмазов в мире составила 106 млн. карат, в том числе в Австралии – 36 и в Заире – 19 млн. карат (Географический справочник, 1993).

По геологическим оценкам при сложившемся уровне годового потребления природных материалов по отношению к разведанным/конечным запасы составляют около, лет:

Медь 45/350 Молибден 60/600

Железо 100/2500 Цинк 20/600

Алюминий 20/68000 Сера 30/7000

Свинец 10/150 Уран 50/8500

В России полезные ископаемые делятся на категории запасов по степени разведанности и количественной определенности: А – детально разведанные месторождения с точно определенными границами залегания; В – разведанные месторождения с примерно определенными границами залегания; С1 – разведанные в общих чертах месторождения с запасами, подсчитанными с помощью экстраполяции; С2 – предварительно оцененные запасы, качество которых определено по единичным пробам и образцам. Все запасы А, В, С1 и С2 называют балансовыми, использование которых экономически целесообразно. Прочие запасы – забалансовые – при имеющейся технике не могут быть эффективно использованы.

В России имеется свыше 40% мировых запасов железной руды (Курское месторождение, Урал, Восточная Сибирь). За 70 последних лет добыто около 5 млрд. т. Условия добычи в настоящее время постоянно ухудшаются, а концентрация железа в руде падает. В России находятся месторождения бокситов, медных руд.

Эксплуатация месторождений полезных ископаемых связана с изъятием и загрязнением земли, нарушением земельного покрова, уничтожением растительного покрова. Горнодобывающая промышленность – один из лидеров по загрязнению водного и воздушного пространств. Косвенное влияние эксплуатации месторождения проявляется через создание примыкающего бытового и промышленного хозяйств, прокладку дорог, транспортировку значительных масс добываемых материалов, прокладку энергообеспечивающих систем, изъятие земли под отвалы. Создание эффективных технологических схем переработки руд позволяет вовлечь в использование большие запасы уже разведанного, но не используемого сырья. Сам процесс добычи может быть улучшен за счет применения химических и биологических методов. Это подземное выщелачивание руд, использование микроорганизмов.

Современная эпоха характеризуется все возрастающим потреблением минерально-сырьевых ресурсов. Как отмечает А.А. Арбатов, производство полезных ископаемых увеличилось к 2000 г. втрое по сравнению с 1970 г.

Поэтому возникает проблема более рационального использования минеральных ресурсов, которую можно решить следующими эффективными методами: 1) создание новых высокоэффективных способов геологической разведки полезных ископаемых; 2) создание ресурсосберегающих методов добычи; 3) комплексное использование минерального сырья; 4) сокращение потерь сырья на всех этапах освоения и использования запасов недр, особенно на стадиях обогащения и переработки сырья; 5) создание новых веществ, органический синтез минерального сырья и др.

РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ ОКЕАНА – это перспективный источник минеральных ресурсов на нашей планете, причем более 90% всех добываемых полезных ископаемых приходится на нефть и газ. Океан дает 90% мировой добычи брома, 60% магния, 1/3 поваренной соли и т. д.

Весьма разнообразны типы минеральных ресурсов дна Мирового океана. Практически неограниченны запасы стройматериалов; морские ресурсы золота, платины, алмазов примерно сопоставимы с запасами на суше. Запасы фосфоритов достигают примерно 90 млрд. т, а железомарганцевых конкреций – около 2-3 трлн. т.

В настоящее время более 20% нефти и газа добывается из моря, а через 10-20 лет это количество может удвоиться.

Значительный интерес представляют рудные отложения Красного моря, в центральной части которого на глубине 2000 м фиксируются горячие рассолы (температура более 60 ºС). В них содержание железа в 8000 раз, цинка в 500 раз, меди в 100 раз больше, чем в морской воде. В металлоносных рассолах содержание цинка до 10% и меди до 7%. Эти морские рудные образования представляют экономическую ценность.