Проект видавничого дому «МЕДІА-ПРО»

Стан водних ресурсів і методи очищення води

На Міжнародній науково-практичній конференції «Ресурси природних вод Карпатського регіону», яка нещодавно відбулася у Львові, науковці України, Польщі, Молдови розглянули проблеми охорони, раціонального використання природних вод України, а також новітні технології їх очищення.

 Вода волає про порятунок

На конференції зазначалося, що зараз у всіх сферах життєдіяльності суспільства, зокрема, в економіці і політиці, немає важливішої проблеми, ніж охорона питних вод від забруднення.
В Україні щороку вчені фіксують посилення деградації природних водойм, пов’язаної із збільшенням рівня їх забруднення внаслідок скидання у них недостатньо очищених або навіть неочищених стоків промислових підприємств.
«Стрімке зростання кількості населення, постійне збільшення водоспоживання промисловими підприємствами, скидання у природні водойми недостатньо очищених стоків, екологічні катастрофи спричиняють погіршення стану водних ресурсів у багатьох регіонах нашої планети, а відтак і здоров’я людей», — вважає заступник директора Львівського ЦНІІ Орест Муха.
«Проблема раціонального використання води та усунення її втрат в нинішній час є однією з найактуальніших задач. Швидко розвивається не лише технічний прогрес, але й його наслідки. І найменш захищеною, як не дивно, стала звичайна питна вода. Брак води, навіть поганої якості, відчувається в багатьох містах України», — підкреслив директор НПЦ «Еколас» Євген Вербато. В той же час, втрати води в багатьох містах досягають 50 % і більше. На думку вченого, раціональне використання води не може бути забезпечено без організаційних зусиль та відповідних витрат.
Важливою залишається проблема транскордонних водних басейнів та якості вод у них — про це свідчить низка техногенних аварій останніх років у сусідній Румунії, які спричинили небезпечне забруднення вод Дунаю вже в межах України.
«У маловодні роки дефіцит води в країні становить майже 4 млрд. м3. Він особливо відчувається у південно-східній та південній частинах України, є території (300 тис. людей), де питна вода привізна. Тому раціональне її використання, ефективне очищення забруднених стічних вод має важливе народногосподарське значення», — зазначив старший науковий співробітник Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, кандидат хімічних наук Віталій Євдокименко.

 Стічні води очищує кавітація

Забрудненість українських водойм, вважає завідувач кафедри хімії і технології неорганічних речовин Національного університету «Львівська політехніка» професор Віктор Яворський, зумовлена низкою причин, зокрема, відсутністю ефективних технологій очищення стоків і відсутністю площ для розміщення відповідного технологічного обладнання. Ця обставина обмежує застосування класичних біологічних методів очищення, а часто взагалі не дає змоги їх реалізувати. Тому належне очищення стоків на цих підприємствах може бути забезпечене застосуванням реагентних методів.
Для інтенсифікації реагентних процесів очищення стічних вод від органічних сполук, зокрема, жирних кислот, львівські вчені розробили кавітаційний метод активації як безпосередньо реагентів, так і реакційного середовища, тобто після введення реагентів у стічні води. Він полягає в тому, що в кавітаційних полях відбувається інтенсивне руйнування частинок суспензії, яке спричиняє збільшення площі контакту реагентів, і відповідно зростає швидкість взаємодії між ними. Окрім того, відбувається оновлення поверхні частинок реагентів, що також сприяє перебігу їх взаємодії із забруднювачами стічних вод.
Дослідження процесу очищення стічних вод дозволило з’ясувати вплив кавітаційних явищ не тільки на реагенти та перебіг їхньої взаємодії з речовинами-забруднювачами, але й на саму воду як дисперсійне середовище.
На підставі отриманих результатів розроблено гнучку технологічну схему очищення стоків, в якій передбачено кавітаційну активацію як суспензії реагентів, так і безпосередньо стічних вод після додавання до них реагентів.

Мікроорганізми за роботою

Зараз широке розповсюдження отримало контрольоване біологічне очищення стічних вод у штучних умовах, яке виконується в аеротенках, біофільтрах та аерофільтрах. Знаючи принципи метаболізму мікроорганізмів, можна досягти достатньо глибокого ступеня очищення. Але обмеженням для застосування тієї чи іншої технології є її вартість як у період будівництва, так і у період експлуатації (витрати на енергоносії, хімічні препарати). Значну вартість також мають споруди для видалення та обробки осадів і мулів. У середньому вона складає від 30 до 50 % від вартості будівництва споруд очищення стічної води. Разом з цим, найбільш складним питанням в існуючих технологіях очищення стічних вод є обробка осадів і мулів. Його ефективне вирішення, з поверненням переробленої і безпечної біомаси у навколишнє середовище, має важливе екологічне, економічне і соціальне значення.
Нині до 90 % осадів і мулів в Україні не обробляється взагалі. Вони накопичуються в шламосховищах, відвалах, на мулових майданчиках, займаючи дедалі більше земельних ділянок, створюючи небезпеку вторинного забруднення навколишнього середовища.
«Необхідність розроблення нової технології очищення промислово-побутових стоків, особливо для невеликих міст України, не викликає сумніву. Найбільшу перспективу має технологія очищення, яка передбачає попередню анаеробну обробку стічних вод методом часткового метанового зброджування в так званих психрофільних умовах, яка суміщена з переробкою надлишкового мулу очисних споруд, — вважає Віталій Євдокименко. — Значно нижчий в анаеробному процесі приріст біомаси мікроорганізмів зводить практично нанівець проблему обробки та утилізації мулу, а незначні витрати електроенергії в психрофільних анаеробних процесах означають суттєве зменшення загальної кількості споживаної електроенергії. Включення на наступних стадіях очищення аеробних біофільтрів з сучасним об’ємним або плоским завантаженням, суміщених з невеликими аеротенками-відстійниками, забезпечить надійну, ефективну й досить дешеву технологію очищення комунальних стоків навіть при наявності персоналу невисокої кваліфікації».
В ряді європейських країн 30–40 % осадів, що утворюються при очищенні комунальних стоків, використовують в агрокомплексі. Використання осадів стічних вод як органічних та мінеральних добрив чи як палива для потреб комунального господарства дозволить покращити економічну та екологічну ситуацію, яка виникла за останні 20 років при експлуатації очисних споруд. Застосування новітніх підходів при зневодненні осадів передбачає їхню обробку флокулянтами з наступним кондиціюванням в геотекстильних контейнерах. При цьому вологість таких осадів може сягати 70 %, що дозволяє проводити їх механічне видалення та застосування даного матеріалу як складової штучного ґрунту.
На прикладі дослідного майданчика Канева (Черкаська обл.) показано перспективу застосування анаеробних психрофільних реакторів у технологічних схемах очищення господарчо-побутових стоків і спосіб зневоднення осадів із застосуванням геотекстильних матеріалів в поєднанні з коагуляційною обробкою.

Специфіка очищення стоків харчових підприємств

Харчова промисловість України охоплює понад 22 тисячі підприємств, в яких працюють більше мільйона людей. «Підприємства харчової промисловості є великими споживачами води, яку після використання з високою концентрацією забрудників скидають у довкілля. Вона містить специфічні речовини, які є загрозою для довкілля, особливо для водойм. Більшість харчових виробництв розташовані у невеликих населених пунктах, де зазвичай відсутня централізована система каналізації, технології перероблення сировини недосконалі, а локальні очисні споруди відсутні», — розповіла науковець Національного університету «Львівська політехніка» Людмила Савчук.
Стоки харчових підприємств характеризуються високим вмістом органічних речовин і, як правило, не містять токсичних домішок. Більшість органічних сполук може окислюватися як хімічними реагентами, так і біологічно.
Для зменшення габаритів очисного обладнання біологічне очищення можна здійснювати у кілька стадій з використанням новітніх технологій і обладнання. До таких належить використання анаеробних процесів для очищення висококонцентрованих за органічними речовинами стоків або конструкцій анаеробних, аеробних та модульних багатофункціональних реакторів.
Для ефективного здійснення процесів очищення слід для кожного підприємства враховувати режим надходження стічних вод і бажано мати якнайширший спектр їх фізико-хімічних показників. У світі ефективність очищення стоків визначають близько 132 показників, в той час як в Україні, як і в інших країнах СНД, максимум 36.
Для більшості підприємств харчової промисловості фактичні концентрації завислих речовин значно перевищують норму, тому в цьому випадку доцільно застосовувати для попереднього очищення напірну флотацію. Це характерно для стічних вод м’ясо- та рибопереробних підприємств, у яких міститься велика кількість жирів, що негативно впливають на перебіг біохімічних процесів.
Аналіз біоокислюваності органічних домішок показав, що стічні води переважної більшості підприємств харчової промисловості можуть бути очищені біологічними методами з використанням анаеробних, аноксидних і аеробних процесів.

 Комплексне знешкодження промислових стічних вод

Очищення стічних вод від шкідливих речовин, як і переважна більшість природоохоронних заходів, реалізація яких належить до обов’язкових умов функціонування будь-якого підприємства, передусім хімічної галузі, потребують значних матеріальних та енергетичних витрат. «Істотного зменшення витрат на реалізацію очисних технологій, — вважає професор Національного університету «Львівська політехніка» Зеновій Знак, — можна досягти шляхом глибокого аналізу властивостей різноманітних викидів, що утворюються не тільки в різних технологічних процесах на одному підприємстві, але й суміжних, розташованих поруч». Одним з прикладів використання стічних вод різних виробництв для взаємного знешкодження одних одними є застосування стічних вод, які містять гіпохлорит натрію, для очищення стоків із високим вмістом органічних сполук. Обидва види стічних вод утворюються на підприємствах Калуша Івано-Франківської області і зараз для їх очищення потребуються чималі енергетичні й відповідно економічні витрати.
Виконаними експериментальними дослідженнями було встановлено можливість глибокого знешкодження органічних сполук у стоках олефінового виробництва гіпохлоритними стоками. Отримані результати дають всі підстави очікувати, що запропонована концепція технологічного процесу взаємного знешкодження стоків може бути реалізована у виробничих масштабах.

 Видалення сульфідів з ґрунтових вод

Професор Інститу хімії АН Молдови Ігор Повар присвятив свою доповідь новим процесам видалення сульфідів, що належать до токсичних сполук, з ґрунтових вод. Молдовськими вченими був виконаний комплекс досліджень, що охоплювали як адсорбційні, так і окислювальні методи для очищення вод від сульфідів. Зокрема, було використано природні сорбенти, попередньо модифіковані сполуками міді та алюмінію. Дослідження, які виконували в безперервному режимі, дозволили підтвердити дуже високу ефективність запропонованого методу — ступінь видалення сульфідів сягав 100 %; при цьому із ґрунтових вод одночасно вилучались й іони амонію — їхній вміст зменшувався приблизно на 30 %.

Мобільна… каналізація

«В двох областях карпатського регіону, Львівській та Івано-Франківській, в 16 містах та селищах неочищені та недостатньо очищені побутові стоки скидаються в ріки. Така ж ситуація по всій Україні, — розповів експерт корпорації «Енергоресурс-інвест», кандидат технічних наук Іван Третяк. — Щоб змінити ситуацію в короткі терміни, відносно недорого та із застосуванням найсучасніших технологій, матеріалів і обладнання корпорація «Енергоресурс-інвест» пропонує типові проектні рішення на будівництво локальних і блочно-модульних каналізаційних очисних споруд в поліетиленових корпусах:
– відстійників;
– біореакторів;
– аеробних регенераторів і стабілізаторів мулу;
– контактних резервуарів, пісколовок та інших технологічних ємностей. Пропонуються також сучасні і ефективні комплексні рішення з реконструкції старих бетонних очисних споруд із застосуванням ефективних технологій довговічних матеріалів».

 Сланцевий газ — або чиста вода?

Чимало українських вчених вважають величезною загрозою для водних ресурсів України перспективу видобутку сланцевого газу. «Застосування технології видобутку сланцевого газу в щільно населеній Західній Україні, з чисельними водозаборами питних вод, окрім «чорної» біди, від якої немає порятунку, нічого не принесе ні людям, ні державі. В зв’язку із застосуванням технології видобутку сланцевого газу в Польщі потрібно негайно розпочати моніторинг якості підземних вод переважно на артезіанських водозаборах питних прісних і мінеральних підземних вод Західної України з обов’язковим визначенням вмісту бензолу і толуолу у воді. Необхідно вивчати гідрогеохімію розломів. Але головне — припинити застосування технології видобутку сланцевого газу в Польщі», — вважає науковець Львівського національного університету ім. Івана Франка Володимир Харкевич. Закачування в підземні горизонти хімічного розчину для гідророзриву пластів, вважає він, отруїть не лише воду Польщі, але і воду сусідніх держав.
Технологія видобування сланцевого газу за допомогою свердловин відома у США із 1821 року. З горючих сланців хімічним способом продукують сланцевий газ, методом піролізу — сланцеву нафту.
В США набув розвитку процес отримання сланцевого газу і сланцевої нафти екологічно небезпечним методом гідророзриву. На американських неглибоких родовищах (до 1,5 км) вибухи викликають землетрус потужністю до 4,7 балів за шкалою Ріхтера. Між тим, для Олеської ділянки в Україні з глибиною залягання сланців 2–4 км необхідно здійснити вибух, що викличе землетрус потужністю більше 5 балів. Під час вибуху тріщини утворюються не лише в породах сланцю, але й у всій товщі, що вкриває його пласт до самої поверхні землі. Більш ефективного способу утворення тріщин в породі на глибині, крім вибуху, не існує. В Китаї, Англії, Польщі, а також на Юзівській ділянці в Україні технологія видобування сланцевого газу свердловинним способом не дала промислового видобутку.
Якщо порівняти сланцеву свердловину зі звичайною нафтовою чи газовою, то вплив на довкілля сланцевої в мільйони разів більший. В Карпатському регіоні вже пробурено амбарним способом близько п’яти тисяч глибоких свердловин. Шлам амбарів відноситься до ІІ, ІІІ, ІV класів небезпеки й мав би бути утилізований на шламосховищах, але цього не робилося — шлам захоронювали просто на ділянці свердловини. Тому токсичні речовини проникали в ґрунтові води, в струмки та річки й отруювали переважно поверхневі води. Внаслідок цього, а також внаслідок діяльності Роздільського, Яворівського, Стебницького, Калушського та Червоноградського гірничопромислових підприємств риба в річках майже зникла…
На думку вчених, питання звучить саме так: або сланцевий газ — або чиста питна вода.

Підготувала Інна Борисова

 

В Україні щороку вчені фіксують посилення деградації природних водойм, пов’язаної із збільшенням рівня їх забруднення внаслідок скидання у них недостатньо очищених або навіть неочищених стоків промислових підприємств

Важливою залишається проблема транскордонних водних басейнів та якості вод у них

Забрудненість українських водоймзумовлена низкою причин, зокрема, відсутністю ефективних технологій очищення стоків і відсутністю площ для розміщення відповідного технологічного обладнання

До 90 % осадів і мулів в Україні не обробляється взагалі

Стоки харчових підприємств характеризуються високим вмістом органічних речовин і, як правило, не містять токсичних домішок

Стічні води переважної більшості підприємств харчової промисловості можуть бути очищені біологічними методами з використанням анаеробних, аноксидних і аеробних процесів

У зв’язку із застосуванням технології видобутку сланцевого газу в Польщі потрібно негайно розпочати моніторинг якості підземних вод Західної України