Презентація на тему:
Біотехнологія очищення водного басейну

Лекція 4 Біотехнологія очищення водного басейну

Ресурси прісної води на планеті. Прісна вода на планеті складає 3% від загальних запасів, причому ¾ прісної води складають льди Арктики і Антарктиди, 1/5- підземні води. Лише 1% прісної води циркулює в ріках і озерах. Але, у результаті постійного зростання водоспоживання, відбувається виснаження ресурсів прісних вод внаслідок забруднення джерел прісних вод, безповоротного розходування води.

Загальне споживання прісних вод з року в рік зростає у всіх регіонах світу. Якщо на початку ХХ сторіччя людство споживало 400км3 води на рік, то до кінця сторіччя ця цифра зросла у десять разів і складає 4000км3,тобто біля 10% об’єму всього світового річкового стоку. На сьогодняшній день постійний дефіцит води відчуває ¼ населення Землі.

ОХОРОНА ВОДНИХ РЕСУРСІВ ПЕРЕХІД НА ЗАМКНЕНЕ ОБОРОТНЕ ВОДОПОСТАЧАННЯ БІОЛОГІЧНЕ ОЧИЩЕННЯ; ВИКОРИСТАННЯ СТІЧНИХ ВОД ДЛЯ ЗРОШУВАННЯ ЗНИЖЕННЯ ВОДОЄМКОСТІ

Основні види світового водоспоживання Зрошувальне землеробство. Комунально-побутове господарство. Промислово-енергетичне споживання.

Сумарне використання водних ресурсів перевищило 3500 км3. Основна галузь водовикористання – зрошувальне землеробство

Витрати води у зрошувальному землеробстві Європа 17 110 95 15 19 130 105 25 Азія 140 1300 980 320 165 1500 1130 360 Африка 11 120 85 35 15 165 110 50 Північна Америка 29 330 215 115 35 390 260 140 Південна Америка 9 70 55 15 11 95 70 25 Австралія І Океанія 2 20 10 3 3 20 15 5 Колишній СРСР 20 260 180 80 24 300 210 95 Світ в цілому 228 2210 1620 583 272 2600 1900 700 Регіони Сучасний стан Прогноз на середину XXI сторіччя Зрошу вальні землі, млн. га Водо забір , км3 Необернений розход, км3 Обернені води, км3 Зрошу вальні землі, млн. га Водо забір , км3 Необернений розход, км3 Обернені води, км3

Комунально-побутове господарство Цей вид розходування водних ресурсів пов’язаний із споживанням води населенням міст та сільської місцевості. Основні вимоги висуваються до якості води.

Критерії якості питної води Органолептична сприйнятливість. Епідемічна небезпека та безпека. Хімічні домішки у воді та здоров’я людини.

Органолептичні показники питної води Термін «органолептика» утворений сполученням грецьких слів «орган» і «лептикос» - схильний до визнання, схвалення. Органолептичні властивості – властивості, визначені за допомогою органів почуттів (аналізаторів кольору, запаху, смаку). Вода повинна бути приємною на смак, безбарвною, абсолютно прозорою.

Епідемічна безпечність питної води Санітарно показниковий мікроорганізм Escherichia coli (кишкова паличка), є достовірною ознакою фекального забруднення й ознакою ймовірного влучення у воду різних збудників захворювань. Тільки в тих випадках, коли кількість кишкових паличок на 1 дм3 води не перевищує трьох, вода може вважатися безпечною в бактеріальному відношенні. Показником епідемічної безпеки є і загальна кількість бактерій, які містяться у 1 см3 води - мікробне число. Воно не повинне перевищувати 100. Є й методи виявлення у воді патогенних мікроорганізмів. Використовуються вони в особливих випадках, пов'язаних з епідемічною обстановкою, що склалася.

Вплив різних хімічних домішок у воді на здоров'я людини Якість води Вплив на здоров'я 1. Вода з підвищеним вмістом хлоридів і сульфідів Негативно впливають на функції системи травлення. Мінералізація до 3 г/л негативно впливає на протікання вагітності й пологів, на плід і немовля, збільшує ризик генетичних захворювань. 2. Вода з підвищеним вмістом кальцію Сприяє каменеутворенню у нирках і сечовому міхурі. 3. Слабкомінералізовані води (з вмістом солей до 50 мг/л) Погіршують водно-сольовий обмін, функції шлунку. Погано вгамовують спрагу. 4. Вода з дефіцитом деяких мікроелементів (фтору, йоду) Дефіцит фтору впливає на стан зубів, причому й у випадках підвищеного вмісту. Дефіцит йоду викликає таке захворювання як ендемічний зоб.

5. Жорстка вода Питання дискусійне. Більшість учених вважають, що, чим м'якша вода, тим більше ймовірність серцево-судинних захворювань. 6. Присутність у воді металів у концентраціях, що перевищують ПДК Токсичний ефект розвивається поступово, у міру нагромадження металів в організмі. Свинець викликає захворювання нервової й кровоносної систем організму; кадмій, хром – захворювання нирок; ртуть – центральної нервової системи, вивідної й кровоносної систем; цинк - рухового апарата (м'язів), розлад діяльності шлунку; миш'як - печінки, нирок, легенів, серцево-судинної системи. 7. Вода з підвищеною концентрацією нітратів Викликає захворювання крові, особливо в дітей (дитячий ціаноз), пов'язане з появою в крові форми гемоглобіну (метгемоглобіну), не здатного до переносу кисню.

Вимоги до мікробного складу, фізичних і хімічних характеристик води згідно ДЕРЖСТАНДАРТ 2874-82 «Вода питна» Деякі гранично припустимі рівні вмісту хімічних речовин за ДСТ: водневий показник (рН) -від 6,0 до 9,0; жорсткість загальна (мг екв/л)- до 7,0; залізо (мг/л)- до 0,3; марганець (мг/л)- до 0,7; мідь (мг/л)- до 1,0; хлориди (мг/л)- до 350; цинк (мг/л)- до 5,0 берилій (мг/л,)-до 0,0002; алюміній (мг/л)- до 0,5; свинець (мг/л)- до 0,03.

Процеси, які використовуються для одержання питної води на водопровідних станціях: Усунення водоростей і інших організмів за допомогою мікросит; Очищення води у відстійниках від грубих суспензій і освітлення; Коагуляція - хімічна обробка води – як правило, сірчанокислим алюмінієм, під впливом якої завислі частки більшають, злипаються й випадають у вигляді великих пластівців у осад; Фільтрація через шари кварцового піску, у результаті якої затримуються завислі частки, на 70-80% знижується вміст мікроорганізмів; Знезараження, яке включає: а)хлорування води (іноді доводиться дехлорувати воду, щоб усунути неприємний запах); б)озонування; в)обробка ультрафіолетовими променями, світловий спектр яких з довжиною хвилі 254-557 ммк викликає загибель бактерій.

Промислово-енергетичне споживання води У промисловості вода використовується: як розчинник; входить до складу готової продукції; для охолодження агрегатів і механізмів, що нагріваються в процесі виробництва; для мийки деталей і вузлів; для видалення відходів виробництва. Цей вид споживання має найменші показники безповоротного споживання.

Використання води в промисловості та енергетиці, км3 на рік Регіони Сучасний час Прогноз на середину XXI століття Водозабір, км3 Безповоротні витрати, км3 Стічні води, км3 Водозабір, км3 Безповоротні витрати, км3 Стічні води, км3 Європа 193 19 174 200-210 30-37 160-175 Азія 118 30 88 320-340 65-70 215-270 Африка 6,5 2 4,5 30-35 5,1 25 Північна Америка 294 29 265 363-370 50-60 310 Південна Америка 30 6 24 100-110 20-25 60-87 Австралія і Океанія 1,5 0,1 1,5 3,4 1 2,3 Колишній СРСР 117 11,9 105 140-150 20-27 120-130

Загальні показники забруднення стічних вод Стічні води – це води, якість яких була погіршена у результаті побутової або виробничої діяльності людини Під якістю води розуміють сукупність її характеристик і властивостей, обумовлених природою і концентрацією домішок, що містяться в ній. У зв'язку з неможливістю індивідуального аналітичного визначення всіх присутніх у стічній воді з'єднань прибігають до сумарної оцінки їхнього вмісту. До загальних показників забруднення стічних вод варто віднести ті, котрі характеризують загальні властивості води: органолептичні, фізико-хімічні, вміст нерозчинних домішок (вміст зважених речовин або зольність), концентрацію розчинених речовин (загальний вміст органічних і неорганічних домішок, "органічний" вуглець), перманганатну і дихроматну окиснюваність (хімічне споживання кисню - ХСК), біохімічне споживання кисню (БСК).

Загальні показники забруднення стічних вод Хімічне споживання кисню (ХСК). Методика заснована на окиснюванні речовин, що є присутніми у стічних водах, 0,25%-вим розчином дихромату калію при кип'ятінні проби протягом 2 год у 50%-вому (за об’ємом) розчині сірчаної кислоти. Для повноти окиснювання органічних речовин застосовується каталізатор - сульфат срібла.

Загальні показники забруднення стічних вод Біохімічне споживання кисню (БСК). Вимірюється кількістю кисню, що витрачається мікроорганізмами при аеробному біологічному розкладанні речовин, що містяться в стічних водах за стандартних умов протягом визначеного інтервалу часу. Рис. Респітометр: 1 – ферментер; 2 – ємність із газовою сумішшю; 3 – прилад-регістратор; 4 – адсорбер.

Доступність деяких органічних сполук для біологічного окиснення (мг О2/ мг речовини): Органічні сполуки ХСК БСК5 БСКп Метиловий спирт 1,5 1,19 1,2 Етиловий спирт 2,08 1,25 1,85 Бутиловий спирт 2,95 1,2 1,25 Мурашина кислота 0,35 0,12 0,28 Оцтова кислота 1,07 0,77 0,86 Масляна кислота 1,82 1,4 1,4 n-Амінофенол 1,0 0,0 0,0 Оксіметилфурфурол 0,0 0,71 1,0 Бензол 2,38 1,1 1,1

Біоіндикація та біотестування Біоіндикація – оцінка якості середовища та деяких його характеристик за станом її біоти у природних умовах Біоіндикатори (від грец. «життя» та лат. «вказую») - організми присутність, кількість або особливості розвитку яких є показниками природних процесів, умов або антропогенних змін середовища Біотестування – оцінка токсичних ефектів дії токсичних речовин та їх сумішей за фізіологічними, морфологічними та поведінковими реакціями, зміні виживає мості, плодючості тест-організмів у стандартних лабораторних умовах. Гідробіонти – (від грец. «вода» та «той, що живе») – представники всіх царств живої природи, які населяють морські та материкові водні системи

Гідробіонти, які використовуються у біотестуванні якості води Риби (“рибна проба”) Найпростіші тварини (інфузорії, ракоподібні тощо) Фітопланктон Вищі рослини Мікроорганізми Рис. Дафнія (Daphnia pulex )

Найкрасивіша річка на Землі Саме під такою назвою відома колумбійська ріка Каньо–Кристалес, або Ріка п’яти кольорів. Вік гірського хребта Макарена, з якого вона бере початок — 1млн 200тис років. Жовтий, чорний, червоний, бірюзовий і зелений колір з’являється завдяки різноманітним водоростям, які ростуть тільки тут  — Сlavija macarinence. Їх довгі нитки застеляють дно яскравою, м’якою ковдрою. А сама вода настільки чиста, що є практично дистильованою.