Najlepszą metoda służącą do ochrony wód jest jej oszczędne używanie oraz zwiększenie ilości poprzez oczyszczanie ścieków, czy innego rodzaju zanieczyszczonych wód powierzchniowych. Z tego względu tak ważna jest budowa i rozbudowa oczyszczalni ścieków.

Oczyszczanie biologiczne

Zachodzi w środowisku wodnym. Polega ono głównie na utlenianiu, tzw. spalaniu na mokro. Bakterie tlenowe, zwane też aerobowymi, są do tego procesu niezbędne. W warunkach tlenowych proces oczyszczania polega na adsorpcji na powierzchni mikroorganizmów substancji organicznych, koloidów i substancji rozpuszczonych z danego ścieku. Skupiska mikroorganizmów tworzą błony biologiczne, a także postać czynnego osadu. Zatrzymane zanieczyszczenia są po części utleniane, dając wodę (H2O) i dwutlenek węgla, (CO2), a reszta jest asymilowana i następnie wykorzystywana do przyrostu mikroorganizmów. W czasie biologicznego procesu oczyszczania ścieków 45-80% substancji szkodliwych ulega rozkładowi. Gdy chcemy zdegradować osady ściekowe o charakterze organicznym lub wysoko stężone ścieki przemysłowe (organiczne), wykorzystuje się beztlenowy rozkład biologiczny, zwany fermentacją anaerobową lub inaczej fermentacją metanową.

Oczyszczanie mechaniczne

Jest to pierwszy etap, który eliminuje wszystkie ciała stałe, nierozpuszczalne zawieszone w wodzie. W oczyszczalniach mechanicznych zachodzą procesy cedzenia, następnie filtrowania, sedymentacji i flotacji. Oczyszczalnie pierwszego stopnia wyodrębniają ze ścieków zanieczyszczenia w postaci ciał stałych (skratki). Zaliczamy do nich ziemię, piasek, zawiesiny opadające (sedymentacyjne) i wznoszące (flotujące), czyli np. oleje. W czasie oczyszczania pierwszego stopnia stosuje się tzw. Odświeżanie ścieków. Polega ono na ich napowietrzaniu w trakcie przepuszczania przez kanały dopływowe i piaskowniki. Napowietrzanie może odbywać się także w osadnikach wstępnych lub w innych specjalnych zbiornikach. Jeśli zachodzi potrzeba stosuje się również chlorowanie ścieków.

Ochrona wód powierzchniowych

Obejmuje działania techniczne oraz organizacyjno - prawne. Ich celem jest utrzymanie lub powrót do stanu pełnej wydajności jakościowej i zachowanie stabilnego bilansu w aspekcie wodno - gospodarczym państwa.

Największa ilość zanieczyszczeń występujących w wodzie pochodzi ze ścieków. Do innych producentów zanieczyszczeń zaliczamy transport wodny (również lądowy), używanie nawozów sztucznych, pestycydów oraz różnego pochodzenia odpady (przemysłowe oraz komunalne).

Prawo Wodne, które określa podstawy prawne, dotyczące ochrony wód, jest zbiorem norm i zasad, odnoszących się do klasyfikacji wód do poszczególnych stopni ich zanieczyszczenia, do sposobów odprowadzania ścieków z wód powierzchniowych oraz kanalizacji miejskiej, do wysokości kar, które są nakładane za nieodpowiednie (nadmierne) ilości odprowadzanych zanieczyszczeń do wód oraz dotyczące wprowadzenia stref ochrony zarówno ujęć, jak również źródeł wody.

Kryteria, jakim muszą odpowiadać ścieki oczyszczone, które odprowadzane są do wód i ziemi określa prawo wodne. Dodatkowe warunki (ponad te zapisane w prawie) wymagane są, gdy ilość odprowadzanych ścieków jest bardzo duża. Jakość wypuszczanych ścieków ma odpowiadać klasie czystości wody odbiornika lub może być wyższa. Na zakłady przemysłowe, które przekraczają ustalone normy nakłada się kary pieniężne. Kontrolę jakości odprowadzanych ścieków prowadzi Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska.

Prawo wodne - opisuje, na jakich zasadach, na terenie Polski, na podstawie stopnia zanieczyszczenia klasyfikuje się wody. Warunkiem przypisania wodzie odpowiedniej klasy są wyniki badań fizykochemicznych oraz biologicznych wskaźników, które musza zawierać się w dopuszczalnych normach. Możemy wymienić 5 klas czystości wód powierzchniowych i podziemnych.

Klasa czystości

Charakterystyka

Klasa pierwsza

Wody charakteryzują się bardzo dobra jakością, nie znajdujemy oddziaływań antropogenicznych

Klasa druga

Dobra jakość, ale odnajdujemy niewielkie oddziaływanie czynników antropogenicznych

Klasa trzecia

Określana dla wód zadowalających, widzimy umiarkowany wpływ czynników antropogenicznych.

Klasa czwarta

Posiadają niezadowalająca jakość, biologiczne wskaźniki wskazują na zmiany ilościowe oraz jakościowe organizmów wodnych, powstałych w wyniku oddziaływań antropogenicznych.

Klasa piąta

Wody posiadające zła jakość, w wyniku oddziaływań czynników antropogenicznych, występuje zanik pewnych populacji

Na poziom czystości wód ma tez wpływ stosowanie czystych technologii, których celem jest również zmniejszenie ilości zanieczyszczeń znajdujących się w ściekach poprzez ograniczenie używania pestycydów. W dzisiejszych czasach można zakupić nawozy o naturalnym charakterze, choć powstałe w sztucznych warunkach. Nazywa się je nawozami biologicznymi i zawierają oprócz składników mineralnych oraz mikroelementów także drobnoustroje glebowe. Ważnym elementem są także wody podgrzane, które nie powinny być bezpośrednio odprowadzane.

Te z wód, na których ochronie szczególnie nam zależy są brane pod uwagę przy lokalizowaniu wysypisk odpadów. Do wód podziemnych nie można odprowadzać nawet oczyszczonych ścieków. Zabrania tego prawo wodne.

W państwach, gdzie przemysł rolniczy jest dobrze rozwinięty i zindustrializowany, przykładowo masowa hodowla kur, bydła czy świń, bardzo często występują lokalne problemy. Jedynym rozwiązanie stanowią działania technologiczne. Bardzo duża ilość odpadów powstaje również podczas fermentacji paszy oraz sezonowej produkcji żywności. Technologia ma służyć lokalnemu zatrzymaniu oraz utylizacji jak największej liczby zanieczyszczeń. Nie powinno się dopuścić do spłukiwania odpadów przy pomocy wody, z obszarów zasiedlonych oraz miejsc produkcji.

Ścieki

Do zanieczyszczeń komunalnych zaliczamy ścieki powstające w gospodarstwach domowych, pralniach, łaźniach jak i w zakładach przemysłowych. Ścieki komunalne to w głównej mierze związki organiczne (tłuszcze, białka, cukry) oraz zawiesiny. Często jako składnik ścieków komunalnych występują metale ciężkie (Pb, Hg itd), ich przenikanie i odkładanie się w organizmach żywych powoduje choroby układu krążenia, kości, wątroby i układu nerwowego.

Skład zanieczyszczeń przemysłowych zależy od miejsca ich powstawania i procesu, przy którym są one emitowane, dla przykładu w ściekach powstających w garbarni występują: związki wapnia, związki chromu, związki organiczne oraz siarczki i chlorki.

Zanieczyszczenia zawarte w ściekach, ich ilość nie może wpływać na deficyt tlenowy, czyli stężenie tlenu w wodzie nie może być mniejsze niż 4 mg/dm3. W innym przypadku powstaną doskonale warunki do obumieraniu, a następnie rozkładu organizmów żywych zamieszkujących środowisko wodne.

Samooczyszczanie jest procesem podtrzymującym równowagę biologiczna i ekologiczna środowiska wodnego. W przypadku, gdy zanieczyszczenia w nadmiernej ilości proces ten jest niewystarczający i może dojść do trwałych, nieodwracalnych zmian.

Ścieki nie powinny być odprowadzane bez wcześniej przeprowadzonego procesu oczyszczania. W przeciwnym wypadku w zbiorniku, do którego dopływają ścieki powstają niepożądane i często nieodwracalne zmiany.

Zanieczyszczenia środowiska wodnego objawia się w postaci zmętnienia wody, zmiany jej odczynu, barwy, smaku i zapachu oraz mają bardzo negatywny wpływ na organizmy żywe w tym człowieka. Zaliczamy do nich wszystkie nie naturalnie występujące lub w niewłaściwych stężeniach.

Bardzo mocno zanieczyszczone ścieki staja się przyczyną nieprzyjemnych zjawisk, które często bywają również niesamowicie uciążliwe. Przykładem mogą być nieprzyjemne zapachy oraz wyziewy, warunkach także zanik roślinności. Ścieki oraz nieoczyszczone wody powierzchniowe przedostają się w głąb gleby, czym powodują zanieczyszczenie wód głębinowych. W następstwie zostaje obniżona jakość wód jako źródeł, które zaopatrują ludność oraz przemysł wodę.

W sytuacji mocno zurbanizowanego przemysłu, który cechuje skupione wyrzucanie ogromnej masy ścieków, niezbędne dla dobra społeczeństwa, które korzysta z zasobów wodnych pośrednio czy bezpośrednio jest unieszkodliwianie zanieczyszczeń znajdujących się w tych wodach.

Systemy oczyszczania wiążą się nieodłącznie z ekonomią oraz ekologią. Z tego powodu wszystkie systemy oczyszczania należy dopasować do powstających wymagań danej miejscowości i występującej tam sytuacji ekologicznej oraz ekonomicznej. Z tego wynika, że powstawanie systemów oczyszczania nie może przebiegać według określonego wzorca. Jednak obowiązują pewne zasady postępowania, do których należą:

  1. Proces oczyszczania ścieków nie powinien zaczynać się na terenie oczyszczalni ścieków, natomiast tam gdzie powstają. Powinno się doprowadzić, aby powstawało jak najmniej ścieków oraz ograniczyć zużycie wody. W szczególności dotyczy to ścieków przemysłowych oraz pochodzących z przemysłu rzemieślniczego. Faktem jest jednak, że nawet bardzo złożone oczyszczalnie, gdzie stosuje się metody fizyko-chemiczne oraz biologiczne nie potrafią oczyszczać mieszaniny ścieków.
  2. Substancje organiczne, które są podatne na proces fermentacji, dodatkowo występujące w bardzo dużych ilościach, należy traktować jak materiał podstawowy do metanogenezy albo produkowania białek komórkowych. Natomiast ścieki, który występują w niedużych stężeniach powinno się rozkładać stosując asymilację bakteryjną. Kolejnym krokiem może być fermentacja metanowa oraz wykorzystanie ich jako pokarm albo nawóz organiczny.

Oczyszczanie ścieków

Oczyszczanie ścieków to proces polegający na usuwaniu substancji szkodliwych (zanieczyszczeń), mające na celu jak największe zmniejszenie ich negatywnego wpływu na odbiornik (wody powierzchniowe i grunty). Maksymalne oczyszczenie jest niemożliwe, jednak jesteśmy w stanie oczyścić ściek w ponad 90%. Osiągamy to poprzez pastowanie kolejnych procesów (biologicznych, fizycznych, chemicznych). Cały obiekt służący oczyszczaniu ścieków nazywamy oczyszczalnia.

Ogólny podział zanieczyszczeń wód naturalnych:

  • Zanieczyszczenia fizyczne

Stanowią je wszelkie substancje stałe występujące w wodzie jako zawiesiny o różnym stopniu rozdrobnienia, np.: szczątki roślin i zwierząt, drobne elementy gleby, nierozpuszczalne substancje będące efektem działania człowieka etc.

  • Zanieczyszczenia chemiczne

Wśród zanieczyszczeń chemicznych należy wymienić chemiczne związki organicznie i mineralne, najczęściej będące efektem działania przemysłu. Często substancje te są substancjami toksycznymi, takimi jak cyjanki, sole metali ciężkich, produkty ropopochodne. Oprócz tego zanieczyszczenia chemiczne hamują lub spowolniają szybkość procesów biologicznych odbywających się w zbiornikach wodnych oraz wpływają negatywnie na smak i zapach wody.

  • Zanieczyszczenia bakteriologiczne

Znaczna część bakterii żyjących w wodzie nie wywiera negatywnego wpływu na zdrowie. Istnieją jednak bakterie, które działają chorobotwórczo, wraz z wodą dostają się do układu pokarmowego ludzi lub zwierząt. Są przyczyną groźnych chorób, między innymi czerwonkę, dur brzuszny, cholerę.

  • Zanieczyszczenia radioaktywne

Substancje radioaktywne mogą dostawać się do wód wraz ze ściekami z zakładów, które używają radioaktywnych izotopów swojej działalności. Możliwe jest też skażenie wód przez pyły radioaktywne opadające z atmosfery, będące efektem wybuchów broni nuklearnej.

Do zminimalizowania wpływu substancji szkodliwych na otaczającą nas przyrodę powinniśmy zapewnić:

  • Określone działania ochronne broniące przed chorobami czy infekcjami spowodowanymi pasożytami, które mogą znajdować się w wodzie;
  • Usunięcie z zanieczyszczonych wód związków metali ciężkich oraz innego rodzaju chemikaliów;
  • Utlenienie substancji, które zużywają tlen. Innym rozwiązanie jest przekształcenie ich w biomasę, a następnie usunięcie ich ze ścieków;
  • Usunięcie pierwiastków biogennych, czyli azot oraz fosfor, odpowiadających za zjawisko eutrofizacji.

Zadania, które wymagają użytku nowych technologii, można także wykonać poprzez rozsądne połączenie ekonomii oraz ekologii.

Metody oczyszczania ścieków

Woda przeznaczona do spożycia i co zastosowań przemysłowych musi spełniać ściśle określone warunki. Aby spełnić te warunki woda pobierana ze zbiorników wodnych poddawana jest zabiegom, ogólnie nazywanym uzdatnianiem. Procesy te mają na celu usunięcie z wody szkodliwych domieszek występujących w nadmiarze i innych niepożądanych substancji oraz poprawienie jej jakości przez dodawanie specjalnych substancji.

Powrót do pierwotnych właściwości wody, która została już zużyta należy przeprowadzać przy pomocy systemu technologicznego. Powinien on zapewnić optymalny ekonomiczny oraz techniczny proces, w którym ścieki zostaną oczyszczone.

Oczyszczalnia ścieków

Obiekty technologiczne połączone w zespół, którego celem jest bezpośrednie oczyszczanie ścieków, a także usuwanie osadów ściekowych. Do tego zespołu należą również obiekty, których celem jest dostarczanie wody, powietrza oraz energii elektrycznej. Należy także wspomnieć o obiektach służących do obsługi, kierowania oraz kontroli wszystkich procesów technologicznych.

Ścieki oczyszczane są w trakcie trzech etapów:

  • Oczyszczania mechanicznego;
  • Oczyszczania fizykochemicznego;
  • Oczyszczania biologicznego.

Rozróżniamy następujące metody oczyszczania ścieków:

Mechaniczną

Metoda ta jest oparta na procesach umożliwiających usunięcie ze ścieku zanieczyszczeń nierozpuszczalnych. Zaliczamy do nich: ciała stałe oraz tłuszcze, które ulegają flotacji, bądź też sedymentacji. W tym celu stosuje się specjalne urządzenia rozdrabniające, osadniki, odtłuszczacze, a także specjalne kraty lub sita służące do wydzieleniu ze ścieku zanieczyszczeń (cedzenie);

Chemiczne

Proces oczyszczania chemicznego opiera się na wytrącaniu pewnych związków rozpuszczalnych, bądź też ich neutralizacji w wyniku zastosowania następujących procesów: koagulacja, sorpcja substancji na węglu aktywnym;

Biologiczne

Jest to najważniejsza z metod oczyszczania ścieków. W jej trakcie dochodzi do zmineralizowania zanieczyszczeń, poprzez działanie mikroorganizmów. Stanowią je bakterie tlenowe, tworzące czynną formę osadu. W skład biologicznej oczyszczalni ścieków wchodzą: złoża biologiczne, specjalne komory osadu czynnego, a także komory fermentacyjne.

Do zawiesin ziarnistych zalicza się także żużel, drobiny koksu, drobiny węgla i nasiona. Do usuwania tych zawiesin stosuje się piaskowniki. Zawiesiny kłaczkowate cechuje różna prędkość opadania. Zaliczmy do nich np. wodorotlenki żelaza, osad czynny i miał węglowy (bardzo drobny). Usuwamy je w osadnikach (są odkrytymi zbiornikami). Zawiesiny w zbiornikach ściąga na dno ich własna masa.

Oczyszczanie ścieków jest procesem, któremu towarzyszy przeróbka osadów oraz dużych części, które zostały zatrzymane podczas procesu. Przeróbka osadu to eliminacja jego cechy, jaką jest zagniwanie, degradacji istniejących pasożytów, a także pomniejszeniu objętości. Stosowane procesy: zagęszczanie, suszenie, kompostowanie, fermentacja, filtracja, a czasem spalanie. Użytkowane obiekty: komory fermentacyjne, filtry próżniowe, kompostownie, piece do suszenia oraz spalania, zagęszczacze, poletka do suszenia (ociekowe).

Proces oczyszczania ścieków komunalnych przebiega następująco. Na samym początku oczyszcza się je techniką oczyszczania mechanicznego. W tym celu stosuje się grube sita i kraty zatrzymujące większe śmieci znajdujące się w ścieku. Rozróżniamy różne rodzaje sit i krat, np. te stosowane do oczyszczania ścieków z celulozowni oraz papierni są bardzo gęste, aby mogły efektywnie oddzielać włókna celulozy. Odzyskuje się je do powtórnego wykorzystania. Podobnie odcedza się włókna bawełny, ze ścieków pochodzących z przemysłu włókienniczego. W ściekach znajdują się najróżniejsze substancje. Mogą to być zawiesiny organiczne lub nieorganiczne zawierające piasek, popiół, żużel, czy rudę. Tego typu zawiesiny oddzielamy w odkrytych typach zbiorników (tzw. osadnikach). Polega to na tym, że ciężar takich zawiesin nieorganicznych jest większy niż wody i osiadają one same na dnie.

Ścieki przemysłowe są niekiedy bardzo niebezpieczne. Zawierają często substancje trujące. Metody ich oczyszczania ograniczają się do zastosowania jedynie bardzo agresywnych środków. Zdarza się, że taki ściek trzeba poddać nawet pięciu cyklom oczyszczania chemicznego, aby mógł być wypuszczony powtórnie do rzeki lub jeziora. Zakłady mogłyby stosować wodę niezupełnie oczyszczoną (np. po trzecim cyklu oczyszczania), zawierającą kadm i ołów. Opłaca się to, ponieważ zastosowuje się wtedy zakładowy ściek, zamiast wypuszczać go do rzeki. Jednak w każdej gałęzi przemysłu są różne ścieki. W przemyśle spożywczym dominuje materia organiczna; ścieki te nie zawierają substancji o właściwościach trujących, więc możemy je oczyszczać w taki sam sposób, jak ścieki komunalne. Oczyszczanie tego rodzaju ścieków (biologiczne) mogłoby zachodzić na naturalnej drodze w jeziorach i rzekach, niestety jest ich za dużo, a zatem byłoby to możliwe gdyby nie było człowieka. Jednak tak nie jest, więc budujemy oczyszczalnie i staramy się pomóc naturze w poprawieniu jej niezadowalającego stanu, który jest efektem naszej działalności.

Oczyszczanie biologiczne zachodzi w środowisku wodnym. Polega ono głównie na utlenianiu, tzw. spalaniu na mokro. Bakterie tlenowe, zwane też aerobowymi, są do tego procesu niezbędne. W warunkach tlenowych proces oczyszczania polega na adsorpcji na powierzchni mikroorganizmów substancji organicznych, koloidów i substancji rozpuszczonych z danego ścieku. Skupiska mikroorganizmów tworzą błony biologiczne, a także postać czynnego osadu. Zatrzymane zanieczyszczenia są po części utleniane, dając wodę (H2O) i dwutlenek węgla, (CO2), a reszta jest asymilowana i następnie wykorzystywana do przyrostu mikroorganizmów. Następnie zsyntetyzowana substancja lub jej część ulega autooksydacji. Biologiczne oczyszczanie odbywa się z wykorzystaniem enzymów, które produkują mikroorganizmy. Bez nich oczyszczanie byłoby niemożliwe. Do najważniejszych produktów uzyskanych podczas procesu utleniania są bezwodniki następujących kwasów: węglowego, siarkowego oraz azotowego. Ścieki zawierają wystarczającą ilość związków alkaicznych, bezwodniki poprzednio wymienionych kwasów wytwarzają związki w postaci soli rozpuszczalnych (sole węglowe - węglany, azotanowe - azotany i siarczkowe - siarczany). Tylko będący gazem dwutlenek węgla uchodzi z roztworu lub w nim pozostaje. W czasie biologicznego procesu oczyszczania ścieków 45 - 80% substancji szkodliwych ulega rozkładowi. Pozostałe substancje organiczne zostają przerobione jako osad w osadnikach wtórnych. W sztucznych oczyszczalniach o charakterze biologicznym, w środowisku wodnym dochodzi do utlenienia azotu (N) do tlenku azotu (NO3), proces ten nazywa się nitryfikacją azotu. W przypadku niedoboru tlenu jest możliwość zajścia procesu odwrotnego, czyli denitryfikacji, w wyniku, której zachodzi wydalanie azotu w postaci gazowej do atmosfery. Gdy chcemy zdegradować osady ściekowe o charakterze organicznym lub wysoko stężone ścieki przemysłowe (organiczne), wykorzystuje się beztlenowy rozkład biologiczny, zwany fermentacją anaerobową lub inaczej fermentacją metanową. Do procesów fermentacyjnych wykorzystuje się bardzo różne odmiany drobnoustrojów, z pośród tych, które żyją w warunkach pozbawionych tlenu. Osad czynny gromadzi ogromne ilości drobnoustrojów w małym zbiorniku, i wciąż podtrzymując ich aktywność (doprowadza się odpowiednią wielkość tlenu) możemy oczyszczać ścieki. Podstawowy proces oczyszczania zachodzi w specjalnych komorach napowietrzania. W wyniku działania tlenu powstaje specyficzny zespół drobnoustrojów. Są to głównie bakterie i pierwotniaki. Utrzymywanie ich w ciągłym ruchu warunkuje powstanie tzw. kłaczków - są to kłaczki osadu czynnego. Kłaczki te mają charakterystyczną gąbczastą strukturę. Dzięki niej mogą tworzyć duże powierzchnie osadu czynnego, która sorbuje substancje organiczne (rozpuszczone lub koloidalne) ze ścieków. Związki te służą za pożywkę dla tych drobnoustrojów. Dzięki niej następuje ich przyrost i automatyczny wzrost związków mineralnych.

Ogólnoświatowym problemem jest zanieczyszczenie wód. Szybki rozwój przemysłu i rosnące zaludnienie Ziemi powodują gwałtowny wzrost ilości zanieczyszczeń odprowadzanych do wód.

Przyjmując jako kryterium pochodzenie można dokonać podziału zanieczyszczeń na: zanieczyszczenia komunalne, zanieczyszczenia rolnicze, zanieczyszczenia przemysłowe i zanieczyszczenie pochodzące z powietrza.

Oczyszczanie ścieków

Kryteria, jakim muszą odpowiadać ścieki oczyszczone, które odprowadzane są do wód i ziemi określa prawo wodne. Dodatkowe warunki (ponad te zapisane w prawie) wymagane są, gdy ilość odprowadzanych ścieków jest bardzo duża. Jakość wypuszczanych ścieków ma odpowiadać klasie czystości wody odbiornika lub może być wyższa. Na zakłady przemysłowe, które przekraczają ustalone normy nakłada się kary pieniężne. Kontrolę jakości odprowadzanych ścieków prowadzi Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska.

Oczyszczanie ścieków to proces, podczas którego zostają usunięte zanieczyszczenia ze ścieków. Celem tego zabiegu jest ograniczenie oddziaływania szkodliwych substancji na odbiornik, czyli wody powierzchniowe lub gruntowe oraz grunty. Maksymalny stopień czystości ścieków można osiągnąć poprzez przeprowadzenie kolejnych procesów fizycznych, biologicznych oraz chemicznych ( mogą przebiegać równocześnie). Oczyszczalnia ścieków to obiekty technologiczne połączone w zespół, którego celem jest bezpośrednie oczyszczanie ścieków, a także usuwanie osadów ściekowych.

  • Oczyszczanie mechaniczne - Stosuje się kraty i sita, które skutecznie zatrzymują skratki (ciała stałe). Wyróżniamy różne rodzaje krat, mogą być rzadkie lub gęstsze, mogą być oczyszczane ręcznie lub mechanicznie. Tak wydzielone ciała stałe likwiduje się poddając je procesom kompostowania, spalania lub fermentacji. Można również rozdrabniać je i wpuszczać ponownie do ścieku wpływającego do oczyszczenia.
  • Oczyszczanie biologiczne - Drugi etap to biologiczne oczyszczanie ścieków. Poddaje się mu ścieki przemysłowe i bytowo-gospodarcze, zawierające duże ilości związków organicznych. Oczyszczanie to polega na biochemicznych reakcjach rozkładu tych substancji. Do tego procesu niezbędna jest obecność mikroorganizmów tworzących tzw. osad czynny. Znajdują się one w specjalnych komorach napowietrzania, bądź tez rowach cyrkulacyjnych. Mikroorganizmy tworzące osad czynny to: pierwotniaki, bakterie oraz grzyby. Funkcja tych ostatnich (bakterii i grzybów) jest rozkład złożonych substancji organicznych na substancje proste. Pierwotniaki stano wice mikrofaune maja funkcje stabilizująca ilość bakterii i grzybów w osadzie, mianowicie odżywiają się nimi.
  • Kolejny, trzeci etap polega na eliminacji substancji nieorganicznych (fosforany, azotany), które powstają w czasie drugiego etapu oczyszczania. Dodatkowo, jeśli amoniak nie zostanie w 100% utleniony do azotanów stosuje się nitryfikacje. W oczyszczaniu chemicznym azotany usuwa się w specjalnych reaktorach, w warunkach anaerobowych (beztlenowych) z osadem czynnym (tzw. sflokuowana biocenoza) lub nieruchoma biocenoza (tzw. błona biologiczna). Podstawę tych biocenoz stanowią bakterie denitryfikacyjne, przetwarzające azotany do azotu cząsteczkowego. Inną metoda umożliwiająca usuwanie azotanów oraz fosforanów ze ścieków jest zastosowanie glonów oraz roślin naczyniowych w płytkich zbiornikach z woda, które eliminacja biogenny (asymilują je) zawarte w ściekach. Podobny efekt daje denitryfikacja przeprowadzana z użyciem bakterii osadu dennego. Jony fosforanowe usuwa się również metodami chemicznymi. Stosuje się w nich sole metali, które budują osady fosforanowe będące trudno-rozpuszczalnymi.
  • Dezynfekcja - Ostatni etap oczyszczania, stosowana nie zawsze. Przeprowadza się ja w taki sam sposób jak proces dezynfekcji wody. Temu oczyszczeniu poddaje się ścieki pochodzące ze szpitali i ze zrzutów poprzedzających miejsce ujęcia wody. Do dezynfekcji ścieków służą podchloryny sodowe, chlor gazowy i wapno chlorowane. Do procesu utleniania przy pomocy środków chemicznych zastosowanie znalazły takie związki jak: chlor (głównie), podchloryny, chlorowane wapno i ozon. Jeśli chlorowanie ma posłużyć jako dezynfekcja cieczy, przeprowadza się je na samym końcu całego procesu oczyszczania. Jeśli natomiast ścieki zawierają nadmiar amoniaku nie można zastosować chloru jako utleniacza.

Osady

Powstające podczas oczyszczania ścieków osady zostają poddane kolejnym przeróbką. Ich celem jest odwodnienie, ograniczenie ilości organizmów chorobotwórczych, a także stabilizacji, które zapobiega gniciu.

Etapy przeróbki powstających w czasie oczyszczania ścieków osadów, dzielą się na:

  • Pierwszy - odwadnianie, czyli zagęszczenie. Osiąga się to poprzez sedymentację albo flotację;
  • Drugim - stabilizacja w środowisku tlenowym. Osiąga się to poprzez napowietrzanie albo beztlenowe fermentacje metanowe;
  • Trzeci - mechaniczne odwadnianie. Osiąga się to poprzez zastosowanie pras albo wirówek. Następnie można osad wykorzystać jako nawóz.

Ścieki przemysłowe

Zanieczyszczenia te są efektem działania przemysłu. Powstają w wyniku chłodzenia urządzeń technicznych, filtracji, produkcji oraz wielu innych procesów przemysłowych. Skład takich zanieczyszczeń zależy od miejsca ich powstawania i procesu, przy którym są one emitowane, dla przykładu w ściekach powstających w garbarni występują: związki wapnia, związki chromu, związki organiczne oraz siarczki i chlorki. Wymienione wyżej związki mają bardzo negatywny wpływ na organizmy żywe; uszkadzają między innymi układ trawienny i krwionośny oraz wątrobę.

Podział oczyszczalni na podstawie rodzaju oraz ilości ścieków, które zostają oczyszczone:

  • Miejskie;
  • Osiedlowe;
  • Przemysłowe;
  • Grupowe;
  • Domowe.

Ochrona wód morskich oraz oceanicznych

Jest bardzo ważne i ma charakter globalny. Stosowana w celu stabilizacji biologicznej środowiska morskiego i rozsądnego wykorzystania jego żywych zasobów. Źródłami zanieczyszczającymi to środowisko są:

  • Atmosfera (zanieczyszczony opad);
  • Zanieczyszczone rzeki, wpływające do mórz i oceanów;
  • Katastrofy morskie (statki transportowe, rafinerie wiertnicze - 5mln t ropy naftowej wycieka na rok);
  • Organizmy żywe, w których skumulowane są toksyczne substancje.

Realizacja ochrony mórz oraz oceanów musi przebiegać w oparcie o międzynarodowe porozumienie. W tym celu kraje całego świata podpisują ważne konwencje, a także układy. Jednym z ważniejszych takich układów jest ten podpisany 1972 roku przez były Związek Radziecki, Stany Zjednoczone, Wielka Brytanie, Japonie, Francje oraz inne kraje. Podobno konwencje podpisywano również w Oslo i w Paryżu. Ponadto organizuje się światowe konferencje, których celem jest ochrona środowiska życia człowieka. Przykładem jest konferencja z 1972 roku w Sztokholmie, czy konferencja w Rio de Janeiro w 1992 roku. Na konferencjach tych jest również poruszany temat ochrony ekosystemów morskich i oceanicznych. Jest to bardzo ważne zważywszy na rybołówstwo, a co za tym idzie światowe zasoby ryb. Podpisuje się międzynarodowe porozumienia, które dotyczą ochrony, zwłaszcza gatunków eksploatowanych. Ora wprowadzania ograniczeń połowowych polegających na nie przekraczaniu dopuszczalna normę kwot połowowych. W przypadku Morza Bałtyckiego wyróżniamy 5 etapów, których realizacja pozwala na wprowadzenie takich zarządzeń:

  • Przeprowadzenie badań przez ICES (Międzynarodową Radę Badań Morza) mające na celu ustalenie wielkości zasobów danego obszaru wodnego;
  • Formułowanie norm, określających wielkość dopuszczalnego połowu ryb o największym znaczeniu (dorsz, śledź, łosoś, szprot);
  • Wprowadzanie norm w życie odnośnie wielkości połowu, następnie rozdzielenie znanych zasobom pomiędzy kraje.

Międzynarodowej ochronie podlegają również ryby oraz ssaki morskie, których egzystencja jest bezpośrednio zagrożona, przykładem takiego organizmu jest wieloryb lub wydra morska. Z pośród wszystkich mórz najbardziej zanieczyszczone są: Morze Śródziemne i Bałtyckie. Jeśli chodzi o Bałtyk, głównymi jego zanieczyszczeniami są substancje biogenne w postaci związku fosforu i azotu, toksyczne metale ciężkie, związki organiczne (ropa naftowa, substancje powierzchniowo aktywne, pestycydy i związki fluorowcopochodne, których źródłem jest przemyśl papierniczy, głownie Skandynawski). Ochronę środowisk Bałtyckich zapoczątkowano w 1974 roku, poprzez konwencje Helsinka. Podpisała ja Dania, Niemcy, ZSRR, Finlandia i Polska. Kierownictwo nad przywróceniem dawnej jakości tych ekosystemów obrała specjalna komisja o nazwie HELCOM. Ochrona ta obejmowała walkę z zanieczyszczeniami pochodzenia lądowego, komunikacji morskiej oraz składowisk odpadu. Od 1992 roku ochronę objęła również wody wewnętrzne. Sam dokument zawiera spis substancji szkodliwych i o niedozwolonym zastosowani. Komisja HELCOM gromadzi informacje dotyczące stanu, jakości Morza Bałtyckiego (całej zlewni), a następnie w oparciu o te dane opracowuje raporty.

Innym, ważnym dla Bałtyku wydarzeniem jest podpisanie w 1990 roku w Szwecji Deklaracji Bałtyckiej, mającej na celu względy ekologicznie odbudowanie równowagi biologicznej ekosystemów Bałtyku. W tym celu wprowadzono działania ograniczające ilość wprowadzanych zanieczyszczeń. Ponadto, podwyższono wymogi jakości stosowanych technologii przemysłowych; zmodernizowano system prawny. Państwa nadbrzeżne mogą również prowadzić ochronę indywidualna zasobów morskich. Odbywa się ona wyłącznie w obrębie ich stref ekonomicznych (wody o szerokości sięgającej 200 Mm, które wyznacza się w oparciu o linie nabrzeżna danego państwa).

Ochrona wód powierzchniowych

Obejmuje działania techniczne oraz organizacyjno - prawne. Ich celem jest utrzymanie lub powrót do stanu pełnej wydajności jakościowej i zachowanie stabilnego bilansu w aspekcie wodno - gospodarczym państwa. Prawo Wodne, które określa podstawy prawne, dotyczące ochrony wód, jest zbiorem norm i zasad, odnoszących się do klasyfikacji wód do poszczególnych stopni ich zanieczyszczenia, do sposobów odprowadzania ścieków z wód powierzchniowych oraz kanalizacji miejskiej, do wysokości kar, które są nakładane za nieodpowiednie (nadmierne) ilości odprowadzanych zanieczyszczeń do wód oraz dotyczące wprowadzenia stref ochrony zarówno ujęć, jak również źródeł wody.

Możemy wymienić 5 klas czystości wód powierzchniowych: Klasa pierwsza - wody charakteryzują się bardzo dobra jakością, nie znajdujemy oddziaływań antropogenicznych. Klasa druga - dobra jakość, ale odnajdujemy niewielkie oddziaływanie czynników antropogenicznych. Klasa trzecia - określana dla wód zadowalających, widzimy umiarkowany wpływ czynników antropogenicznych. Klasa czwarta - posiadają niezadowalająca jakość, biologiczne wskaźniki wskazują na zmiany ilościowe oraz jakościowe organizmów wodnych, powstałych w wyniku oddziaływań antropogenicznych. Klasa piąta - wody posiadające zła jakość, w wyniku oddziaływań czynników antropogenicznych, występuje zanik pewnych populacji.

Najlepszą metoda służącą do ochrony wód jest jej oszczędne używanie oraz zwiększenie ilości poprzez oczyszczanie ścieków, czy innego rodzaju zanieczyszczonych wód powierzchniowych. Z tego względu tak ważna jest budowa i rozbudowa oczyszczalni ścieków.

Kryteria, jakim muszą odpowiadać ścieki oczyszczone, które odprowadzane są do wód i ziemi określa prawo wodne. Dodatkowe warunki (ponad te zapisane w prawie) wymagane są, gdy ilość odprowadzanych ścieków jest bardzo duża. Jakość wypuszczanych ścieków ma odpowiadać klasie czystości wody odbiornika lub może być wyższa. Na zakłady przemysłowe, które przekraczają ustalone normy nakłada się kary pieniężne. Kontrolę jakości odprowadzanych ścieków prowadzi Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska.

Nieco mniejszym zagrożeniem charakteryzują się zanieczyszczenia pochodzenia organicznego, które są nietoksyczne, ponieważ ulęgają procesowi biochemicznego rozkładu do substancji prostych. Samooczyszczanie wód jest procesem, który sprawia, ze stężenie tlenu maleje i staje się systematycznie kompensowanym przez naturalny proces zwany reperacja. Zanieczyszczenia zawarte w ściekach, ich ilość nie może wpływać na deficyt tlenowy, czyli stężenie tlenu w wodzie nie może być mniejsze niż 4 mg/dm3. W innym przypadku powstaną doskonale warunki do obumieraniu, a następnie rozkładu organizmów żywych zamieszkujących środowisko wodne. Zjawisko to powoduje kolejne zanieczyszczenia wody. Dopuszczalne normy określające obciążenie danego odbiornika przez ścieki oraz ustalenie predyspozycji do samooczyszczania się wody opiera się na bilansie tlenowym. Jest on sporządzony dla danego odbiornika, poprzez określenie zależności powstającej miedzy ilością tlenu w wodzie i długością czasu potrzebnego do samo oczyszczenia się rzeki na określonym odcinku. Zjawisko samooczyszczania może być wspomagane przez stosowanie sztucznego napowietrzania w miejscu oczyszczalni rzecznej. Poziom czystości wód można zmienić na lepszy, przez:

  • Stosowanie nowoczesnych, czystych technologii.;
  • Zmniejszając ilość zanieczyszczeń zawartych w ściekach stosując technologie mało odpadowe oraz bezodpadowe;
  • zwracając uwagę na ograniczenie powszechnego zastosowania środków ochrony roślin i zastąpienia ich środkami mniej toksycznymi, które łatwiej ulęgają rozkładowi;
  • Ograniczenie zanieczyszczeń termicznych.

Zwłaszcza chroni się wody podziemne, poprzez kontrolowana gospodarkę odpadami, a mianowicie bezpieczne ich składowanie. Prawo Wodne nie dopuszcza do wprowadzania do wód podziemnych nawet tych ścieków, które przeszły proces oczyszczania.

Samooczyszczanie wód

Zjawisko samooczyszczania się wód to proces fizyko-chemiczny. Polega on na eliminowaniu zanieczyszczeń przez samą naturę, a bez ingerencji człowieka. Dotyczy to zarówno rzek, jak i jezior i innych zbiorników stojących. Jednak w różnych typach wód zachodzi on z różną intensywnością. Najczęściej bada się samooczyszczanie w wodach płynących.

W trakcie samooczyszczania można zaobserwować takie procesy jak sedymentacja lub adsorpcja. W przypadku neutralizacji związków organicznych, ważną rolę odgrywają procesy fotolizy oraz parowania powierzchniowego. Wielkie znaczenie ma także prędkość przepływu wody w rzece i ewentualne rozcięczenie zanieczyszczonej rzeki innymi, np. czystymi wodami z dopływów.

Kwaśne deszcze

Problem kwaśnych opadów ma ogromne znaczenie w aspekcie zarówno materialnym jak i zdrowia. Najbardziej poszkodowanym krajem są obszary skandynawskie. Ogromna ilość azotu i siarki zawarta w tamtejszym powietrzu jest wynikiem ich napływu z nad innych krajów europejskich. Wynika to ze specyfiki cyrkulacji mas powietrza, a tego rodzaju zanieczyszczenie nazywamy transgranicznym. Średnie pH jezior skandynawskich to 4,5 (niegdyś wartość ta wynosiła 6). Następstwem tego zjawiska jest obniżenie zawartości wapnia (Ca) w wodzie (osłabienie szkieletów i tkanek organizmów) i wzrost ilości kadmu (Cd), niklu (Ni), glinu (Al), rtęci (Hg), czyli metali w zależności od warunków toksycznych. Metale te normalnie skumulowane są w osadach dennych.

Generalnie na terenie Polski występują bardzo kwaśne opady. Dane PIOS (Państwowy Monitoring Ochrony Środowiska) z 1993 roku podają, iż średnie roczne pH mieści się w granicach od 4,26 do 4,60. Najmniejszym zarejestrowanym było pH równe 3,0 w rejonie sudeckim.

Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne stanowiące zagrożenie dla flory i fauny naszej planety. Ich wpływ ma niebagatelne znaczenie także dla zdrowia człowieka. Badania wskazują na to, że aerozole kwasu siarkowego (VI) (H2SO4) wpływają, a nawet są przyczyną niektórych chorób układu oddechowego i układu krążenia, a nawet mogą prowadzić do śmierci. Również zakwaszona woda pitna o dużej zawartości różnych metali ciężkich prowadzi do wielu chorób, np. Kadm (Cd) powoduje uszkodzenie układu wydalniczego, a ołów uszkadza układ nerwowy.