Теоретическое введение. ПДК (предельно допустимая концентрация) вредного вещества в воде – это максимальная концентрация данного вещества воде

ПДК (предельно допустимая концентрация) вредного вещества в воде – это максимальная концентрация данного вещества воде, которая еще не наносит вреда здоровью человека. О загрязненности сточных вод органическими веществами судят по их окисляемости. Она измеряется количеством кислорода, необходимого для их окисления. При естественном биохимическом разложении в течение 5 суток получают показатель БПК5 в мг О2/л, т.е. биохимическое потребление кислорода за 5 суток. Чем выше загрязнения, тем больше требуется кислорода на его окисление. Если кислорода в воде мало, разложение органических загрязнений прекращается. Поэтому концентрация кислорода в воде нормируется. ПДК кислорода в воде – это минимальная концентрация О2 в воде, которая может обеспечить ее самоочистку. При большом содержании органики сточные воды перед спуском в водоемы аэрируют, т.е. обогащают кислородом путем продувания воздуха через слой стоков.

Чтобы уменьшить загрязнения среды параметры стоков и выбросов доводят до нормы с помощью очистных сооружений. Способы очистки могут последовательно сменять друг друга. Извлеченные загрязняющие вещества поступают на повторную переработку или захоронение.

Основные виды очистки:

1) Механическая – стоки процеживают (например, через гравийные и песчаные фильтры), отстаивают (твердые частицы оседают, нефтепродукты всплывают), иногда центрифугируют, газы пропускают через пылеосадочные камеры, матерчатые фильтры.

2) Химическая – на стоки действуют химическими веществами, чтобы вредные примеси выпали в осадок или окислились до менее токсичных веществ. Кислоты и щелочи нейтрализуют. Газы, например, сероводород, оксиды серы и азота пропускают через щелочной дождь для превращения их в соли.

3) Физико-химическая – применяется электрокоагуляция (образуются легко удаляемые осадки), адсорбция (поглощение активированным углем, цеолитами, ионообменными смолами), флотация (всплывание примесей с пузырьками воздуха), обратный осмос, когда вода под давлением продавливается через специальные микропленки) или сжигание в пламени мощных горелок.

 

Таблица Данные о деятельности предприятий по декадам

Декады	Завод	Фабрика	База	Ботан. сад
Потр. вода, м3 м3	Неорг., мг/л	Орг., мг/л	Потр. вода, м3 м3	Неорг., мг/л	Орг., мг/л	Потр. вода, м3 м3	Неорг., мг/л	Орг., мг/л	Потр. вода, м3
Июнь 1-10 11-20 21-30 Июль 1-10 11-20 21-30										-

 

4) Биологическая – в специально созданных экосистемах применяется или биоаккумуляция или разложение редуцентами. Так, диатомовые водоросли могут накапливать и осаждать тяжелые металлы и радионуклиды. Органические вещества можно разлагать в искусственных сооружениях тенках, где сточные воды обрабатываются специальными микроорганизмами. В аэротенки подается воздух, в метатенках процесс идет без доступа воздуха, но с образованием метана, который может использоваться как бытовой газ, например, для обогрева животноводческих комплексов. Подобным образом очищают стоки ферм, пищевых предприятий, коммунальные стоки. Чтобы ускорить процесс и уменьшить площадь очистных сооружений, применяют активный ил, через который постоянно продувают воздух. Для более токсичных промышленных стоков применяют биофильтры, в которых микробная пленка посажена на пористый носитель типа керамзита. Часто биологическая очистка ведется и в естественных условиях через почву на полях фильтрации или орошения и в биологических прудах.

Поэтому для каждой зоны озера установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) в воде кислорода, органики и неорганики (таблице 9). Обратите внимание, что ПДК кислорода определяет нижнюю границу концентраций, а ПДК органики и неорганики - верхнюю. Станции ежедневного взятия проб воды анализируют состав воды во всех зонах.

 

Таблица Значения ПДК растворенных в воде компонентов, установленные для каждой зоны озера

Растворенный компонент	Промышленная зона	Средняя зона	Культурная зона
Кислород, мг/л
Органика, мг/л
Неорганика, мг/л

 

Чтобы обеспечить должное качество воды, служба управления осуществляет подкачку чистой воды (Р) в промышленную зону, сброс загрязненной воды (S) из культурной зоны, искусственную аэрацию воды при помощи двух аэраторов в средней (А1) и культурной (А2) зонах. Искусственная аэрация не может поднять концентрацию кислорода в воде выше предельного насыщения (оно зависит от температуры и атмосферного давления). Уровень воды в озере определяется балансом поступления воды (за счет дождей и перекачки) и расхода воды (за счет испарения, забора воды ботаническим садом и сброса). Фабрика и завод в данном случае не учитываются, т.к. они всю взятую воду возвращают. Если уровень воды в озере выходит за допустимые пределы, то станции перекачки воды на одни сутки автоматически переводятся на режим подъема уровня (Р=5000, S=0) или его снижение (Р=0, S=5000).

4) Гидpометеослужба - осуществляет краткосрочный метеопрогноз (до 10 дней). Данные об изменениях погодных условий заложены в игру и остаются одними и теми же, поэтому все игроки оказываются в равных условиях, диктуемых внешней обстановкой.

5) Финансирующий орган. Для управления экосистемой озера на 2 месяца выделяется 300 у.е. Эти деньги расходуются на перекачку воды, включая и подкачку и сброс, (из расчета 0, 50 у.е. за каждые 1000 куб.м) и на искусственную аэрацию (из расчета 0, 25 у.е. за повышение концентрации кислорода в одной зоне на 1 мг/л).