ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Проблема прісної води та способи її вирішення

123

Світові ресурси прісної води знаходяться під загрозою через те, що потреби в ній підвищуються в багатьох галузях. Дедалі більшій кількості населення потрібно все більше води. При цьому зміни клімату швидше за все сприятимуть виникненню засух.Органи влади повинні вирішити, як отримати достатню кількість води і при цьому не знищити природні екосистеми, з яких вона надходить.Застосування нових поліпшених методів опріснення допоможе запобігти нестачі води і збільшити її доступність.Проте уряди на всіх рівнях повинні почати формувати відповідну політику і проводити інвестиції в інфраструктуру систем водопостачання вже зараз.

ПРИЧИНИ ДЕФІЦИТУ:

Для того щоб розібратися у світовій проблемі водозабезпечення, необхідно зрозуміти, яка кількість прісної води потрібна в розрахунку на одну людину, а також вивчити фактори, що заважають водопостачанню та збільшують потребу у воді в різних частинах світу. Малін Фалкенмарк (Malin Falkenmark) зі Стокгольмського міжнародного інституту води та інші вважають, що кожній людині на Землі в середньому потрібно як мінімум 1 тис. куб. м води на рік, яка витрачається для пиття, гігієни та сільськогосподарського виробництва продуктів харчування. Ступінь забезпеченості залежить від регіону, оскільки розподіл водних ресурсів на Земній кулі дуже неоднорідний.

Особливо важко забезпечити людей необхідною кількістю води в посушливих регіонах слаборозвинених країн і країн, що розвиваються, при високій густині населення, оскільки потреба у воді там дуже велика, а її доступність обмежена. Такі річки, як Ніл, Йордан, менше Янцзи і Ганг, сильно міліють протягом значної частини року. А під Нью-Делі, Пекіном і багатьма іншими інтенсивно зростаючими містами падає рівень ґрунтових вод.

З проблемами прісної води все частіше починають стикатися і в розвинених країнах. Наприклад сильні посухи в США недавно привели до її дефіциту в багатьох містах в північній частині штату Джорджія і на великих територіях Південно-Заходу.

БАГАТО ВОДИ, АЛЕ НЕ ТАМ ДЕ ТРЕБА

110 тис. куб. км опадів, що приблизно в 10 разів більше об’єму озера Верхнє, випадає щорічно на поверхню суші земної кулі. Цієї величезної кількості було б достатньо, щоб з легкістю задовольнити потреби всіх людей на планеті - якби вода з'являлася там і тоді, де і коли вона потрібна людям. Однак більшу її частину неможливо використовувати, а решта розподілена нерівномірно.

КУДИ ЙДЕ ДОЩ?

Більше половини опадів, що випадають на поверхню суші, недоступні для збору і зберігання, оскільки вода випаровується з поверхні ґрунту і рослин; цю частину називають «зеленою» водою. Частина, що залишилася потрапляє в так звані джерела «блакитної» води - річки, озера, болота і ґрунтові води - з яких люди можуть брати воду безпосередньо. Сільськогосподарське зрошення цієї вільно проточною водою становить основний вид споживання її людьми. Міста і промисловість поглинають лише незначну кількість від загальних ресурсів прісної води, проте породжуваний ними великий локальний попит нерідко позбавляє околиці доступних джерел вологи та поглиблює проблеми прісної води.

ДЖЕРЕЛА ВОДИ В ДАНИЙ ЧАС

Велика частина Американського континенту і Євразія мають рясні джерела води. Однак кілька регіонів страждають від «фізичної» нестачі - коли потреба у воді перевищує її наявність. Інші регіони, в тому числі Центральна Африка, деякі частини Індійського субконтиненту і Південно-Східної Азії, зіткнулися з «економічною» нестачею води, коли недостатня технічна грамотність, погане урядове управління або нестача коштів обмежують доступ до води навіть при наявності достатніх її джерел.

СПОСОБИ ЗНИЗИТИ ВТРАТИ

Необхідно проводити розумну цінову політику, що сприяє кращому збереженню води в житловому та промисловому секторах. У минулому ціна прісної води в США та інших великих економічних державах була занадто низькою, щоб стимулювати водоспоживачів економити воду. Нерідко люди експлуатують природний ресурс, мало піклуючись про втрати, якщо він дістається майже безкоштовно.Відповідно, головна рекомендація - встановити більш високі ціни на воду повсюдно і стимулювати такі заходи, як систематичне повторне використання побутових нефекальних стоків (так званої «сірої води») для непитних цілей.Підвищення цін поліпшить також стан систем доставки води і знизить її втрати. Один з найважливіших наслідків надто низьких цін на воду полягає в тому, що виділяються недостатні кошти на розвиток і підтримку систем водопостачання. Відповідні служби зазвичай не прагнуть своєчасно виявляти витоки, а приступають до ремонту лише після того, як труби остаточно прорве.Однак вартість ремонту і модернізації інфраструктури систем водопостачання в США і Канаді, здатних знизити втрати і забезпечити їх безперебійне функціонування, виявиться надто високою. Консалтингова фірма Booz Allen Hamilton підрахувала, що в найближчі 25 років обом країнам буде потрібно витратити на системи водопостачання в загальній складності $ 3,6 трлн.

Необхідно використовувати й іншу важливу стратегію, яка звернена на найбільших споживачів. Мета цієї стратегії - зрошення сільськогосподарських угідь: якщо порівнювати сільське господарство з будь-яким іншим видом споживання води окремо, то тут можна зберегти прісної води набагато більше. Як показують дослідження Міжнародного інституту управління водними ресурсами, для того щоб забезпечити населення Землі їжею в 2050 р. без будь-яких технологічних нововведень в зрошуваному сільськогосподарському виробництві, фермерам буде потрібно значне підвищення кількості споживаної води (збільшення з поточних 2700 до 4000 куб. км).З іншого боку, навіть вельми скромне десятивідсоткове зростання ефективності зрошення вивільнить більше води, ніж витрачається на випаровування у всіх інших видах людської діяльності. Тому необхідно ліквідувати витоки в системі транспортування води і реалізувати методи її збереження, а також більш ефективні способи її доставки безпосередньо до рослин.Ще один підхід до заощадження води полягає в тому, щоб між сезонами вегетації зберігати вологу, призначену для зрошення, в підземних сховищах. У більшості регіонів світу накопичення дощової і снігової води та її стік в річки сягає максимуму між сезонами вегетації, коли потреба у воді для зрошення мінімальна. Основне завдання - зберегти воду і використовувати її в той сезон, коли потреба в ній для зрошення полів особливо велика.Найпростіший спосіб - утримати воду за допомогою гребель, проте з відкритої поверхні водосховищ відбувається випаровування значної її кількості. Втрати на випаровування можна знизити, якщо зберігати вологу під землею. Можна використовувати великі підземні резервуари, які легко наповнювати з поверхневих джерел води, а потім викачувати з них воду для зрошення в міру необхідності. Подібні «банки води» вже є в Арізоні, Каліфорнії та в інших місцях.Більш широке використання дощувальних систем поливу, які мінімізують витрати води, дозволяючи їй повільно надходити або з ґрунтового шару, або прямо з прикореневої зони рослин - ефективний засіб скорочення використання води для іригації. Інвестування в нові сорти рослин, здатні переносити нестачу води, посухи та полив засоленою водою, також дозволяє додатково знизити витрату води на зрошення. Скоротити потребу у воді для зрошення в пустельних і напівпустельних областей і при цьому забезпечити зростаючий в усьому світі попит на продукти харчування можна, забезпечуючи ці області так званою «віртуальною» водою. Цим терміном позначають її кількість, витрачену на виробництво продуктів харчування та інших товарів. Якщо вони експортуються в посушливі регіони, то там вже не доведеться витрачати воду для їх вирощування. Отже, привіз товарів до місця споживання еквівалентний доставці води.Поняття віртуальної води може спочатку здатися якимись статистичними хитрощами, однак доставка товарів допомагає багатьом посушливим країнам уникнути витрати власних джерел води на сільське господарство, що вивільняє значну її кількість для інших видів застосування. Віртуальна вода і торгівля нею допомогли вирішенню багатьох міжнародних спорів, викликаних нестачею води. Наприклад експорт віртуальної води у вигляді продуктів до Йорданії знизив ймовірність виникнення конфлікту з сусіднім Ізраїлем.Глобальний об’єм віртуальної води, яка продається щорічно, перевищує 800 млрд куб. м води на рік, що еквівалентно десяти річкам розміром з Ніл. Лібералізація торгівлі сільськогосподарськими продуктами і зниження податкових обмежень, які в даний час перешкоджають потоку продуктів харчування, зможе збільшити потоки віртуальної води по всьому світу. Наприклад вільна торгівля призведе до подвоєння нинішнього загальної кількості перенесення віртуальної води до більш ніж 1,7 трлн куб. м.Однак населення зростаючих міст потребує води для пиття, а також для гігієни та санітарії. Постійно зростаючі потреби в рідині для звичайних міських змивних туалетів можна знизити, застосовуючи пристрої, які не потребують води або витрачають її в невеликих кількостях. За допомогою цієї технології сеча направляється для використання в сільському господарстві, а інша речовина перетворюється на місці в органічний компост. Пристрої діють за тим же принципом, що і звичайна садова компостна купа. За допомогою аеробних мікроорганізмів у них відбувається розщеплення фекалій в нетоксичну масу, багату поживними речовинами для рослин, яку можна використовувати як добриво. Технологія може використовуватися абсолютно безпечним чином навіть в умовах дуже щільного міського заселення, як демонструє приклад Gebers Housing Project в передмістях Стокгольма.

ЗБЕРЕЖЕННЯ ВОДИ

Мала дія - якщо виконувати її постійно протягом тривалого часу, і якщо до неї підключиться значна кількість людей - дозволить хоча б частково вирішити глобальну проблему. Ось кілька простих способів зберігати воду:

1. Влаштуйте у себе компостну купу і відмовтеся від подрібнювача харчових відходів.

2. Використовуйте тільки високоефективні пральні та посудомийні машини (помічені знаком Energy Star) і завжди завантажуйте їх повністю.

3. Встановіть у туалеті бачок з подвійною кнопкою зливу (що дозволяє витрачати менше води для змиву сечі) або ж біотуалет, та систему для очищення і вторинного використання стоків.

4. Встановіть в душі лійку з невеликим потоком води і використовуйте воду з ванни для поливу квітів.

5. Поливайте газон рано вранці або вночі, щоб уникнути втрат на випаровування.

Фізико хімічні методи очищення стічних вод:

Цей спосіб включає такі методи очищення стічних вод: коагуляцію, сорбцію, адсорбцію, дезодорацію, екстракцію та ін.

Коагуляцію переважно застосовують для очищення стічних вод від емульсій і суспензій, до складу яких входять колоїдні частинки розміром 0,001—0,1 мкм. Ці частинки мають електрозаряд, який виникає у результаті поглинання із водного розчину іонів. Заряд не дає можливості колоїдним частинкам злипатися і таким чином збільшує стійкість колоїдного розчину. Тому в колоїдний розчин додають коагулянти (солі алюмінію, заліза, магнію, вапно), які зменшують електрозаряд колоїдних частинок, унаслідок чого вони інтенсивно злипаються у великі частинки й осідають на дно очисної споруди.Замість коагулянтів часто застосовують водні розчини полімерів, у молекулі яких містяться полярні функціональні групи (-ОН, -803Н, -гШ2) — флокулянти. Частинки забруднювальних речовин під дією флокулянтів перетворюються в пухку масу, що осідає на дно споруди.Коагуляцію також можна здійснювати, пропускаючи стічні води через електролізер з анодом, виготовленим з алюмінію або заліза. Метал анода під дією постійного електроструму переходить у стічну воду, утворюючи важкорозчинні гідроксиди алюмінію або заліза. Метод електрохімічного коагулювання широко застосовується для очищення стічних вод від масел, жирів, нафтопродуктів, хроматів і фосфатів .

Сорбційне поглинання — один із найбільш ефективних методів глибокого очищення стічних вод від ароматичних сполук, неелектролітів, барвників, гідрофобних сполук.Сорбційне поглинання принципово не відрізняється від процесу адсорбції в газовій фазі. Тому в інженерній практиці цей метод часто називають адсорбційним методом очищення стічних вод. Його застосовують для очищення стічних вод від органічних (розчинники, розріджувачі, відходи лакофарбових матеріалів та ін.) і неорганічних (формальдегід, фенол, відходи синтетичних смол, аміак та ін.) речовин, якщо їхня концентрація у воді незначна, вони біологічно не розкладаються і є дуже токсичними.

Адсорбційне очищення вод буває регенеративним (витягування речовин із адсорбенту та їхня утилізація) і деструктивним (витягування речовини із адсорбенту та її знищення разом з адсорбентом).В інженерній практиці застосовують адсорбційні установки з послідовним і протитічним (введенням адсорбенту. Процес адсорбційного очищення стічних вод відбувається при інтенсивному перемішуванні адсорбенту з водою, а також фільтруванні води через шар адсорбенту. При змішуванні адсорбенту з водою використовують активоване вугілля. Процес може мати один або кілька ступенів. Економічно доцільними є багатоступеневі установки). При цьому на першому етапі вводять стільки адсорбенту, скільки необхідно для зменшення концентрації забруднювальних речовин від Сп до С1, після чого адсорбент виводять з циклу через відстоювання або фільтрування, а стічну воду спрямовують на другий етап очищення, де вводиться свіжий адсорбент.Після закінчення процесу адсорбції на другому етапі концентрація забруднювальних речовин у воді зменшується від С, до С2 тощо.Кінцеву концентрацію забруднювальних речовин у стічній воді після очищення в багатоступеневих установках з п ступенями визначають за формулами :

— з послідовним введенням адсорбенту:

— з протитічним введенням адсорбенту:

Швидкість фільтрування стічних вод через шар адсорбенту залежить від концентрації розчинених речовин і коливається від 2—4 до 5—6 м3/(м2/год). Вода в адсорбері рухається знизу вгору, поступово заповнюючи його. Розмір частинок адсорбенту приймають у межах 1,5—5 мм. При менших розмірах зерен активованого вугілля зростає опір фільтруванню води. Вугілля укладають на шар гравію, розміщеного на решітці. Щоб не допустити забивання адсорбенту, стічна вода не повинна містити твердих зважених домішок.Ефективність адсорбційного очищення стічних вод досягає 80—96 %.Іонне очищення стічних вод застосовують для вилучення із вод металів, а також сполук миш'яку, фосфору, ціанистих сполук і радіоактивних речовин. Цей метод дозволяє рекуперувати цінні речовини при високому ступені очищення. Іонний обмін поширений при знесолюванні води в процесі водопідготовки для живлення парових котлів.

Іонний обмін — це процес взаємодії розчину з твердими домішками, що володіє властивостями обмінювати свої іони на інші, наявні в розчині. Такий метод очищення стічних вод широко застосовується на енергетичних підприємствах.

Для очищення стічних вод з неприємним запахом використовують такі методи дезодорації: аерацію, хлорування, ректифікацію, екстракцію, озонування та ін. Найбільш ефективним вважається метод аерації.

Дезодорацію застосовують на металургійних, хімічних, деревообробних підприємствах для вилучення із стічних вод аміаку, сірководню, альдегідів і вуглеводів тощо, які надають їм неприємного запаху.

123