Państwowa Inspekcja Sanitarna
MSWiA woj. opolskiego.
Opracowanie : M. OSADA.
G O S P O D A R K A
W O D N O - Ś C I E K O W A
SPIS TREŚCI :
WODA W PRZYRODZIE.
SKŁAD WÓD WYSTĘPUJĄCYCH W PRZYRODZIE.
CECHY FIZYCZNE WODY.
BOCENOZA WÓD POWIERZCHNIOWYCH.
WYMAGANIA STAWIANE WODZIE PRZEZNACZONEJ NA CELE BYTOWO - GOSPODARCZE.
OCZYSZCZANIE WODY.
ŚCIEKI I ICH RODZAJE , GOSPODARKA ŚCIAKAMI O OSADAMI, POCHODZĄCYMI Z PROCESÓW OCZYSZCZANIA.
ZADANIA PAŃSTWOWEJ INSPEKCJI SANITARNEJ - NADZÓR NAD ŹRÓDŁAMI WODY.
,, TAK , TO PRAWDA , ŻE KRAJOBRAZ TROZHĘ SIĘ ZMIENIŁ.
GDZIE BYŁY LASY , TERAZ GRUSZKI FABRYK I CYSTERNY .
ZBLIŻAJĄC SIĘ DO MOSTÓW PRZY UJŚCIU RZEKI ZATYKAMY NOSY ,
W JEJ NURCIE ROPA I CHLOR , I ZWIĄZKI METYLU (……)
CZYTALISMY U DAWNYCH POETÓW O ZAPACHU ZIEMI
I O KONIKACH POLNYCH .
DZIŚ OMIJAMY POLA . ,,
( CZESŁAW MIŁOSZ ,, TRZY ROZMOWY O CYWILIZACJI `' )
I . WODA W PRZYRODZIE.
Woda jest nieomal synonimem życia , jest substancją niezwykłą . Ok. 75 % powierzchni globu ziemskiego pokrywają morza i oceany i wszędzie na ziemi gdzie tylko jest woda, poczynając od lodowatych wód pod biegunami , a na gorących źródłach kończąc tam są również istoty żywe. Także na odwrót - gdzie nie ma wody , nie ma życia. Woda jest wszechstronnym rozpuszczalnikiem i stąd jej podstawowa rola w transporcie różnych substancji w obrębie organizmów , całych ekosystemów i całej ziemi. Krążenie wody w przyrodzie , oraz fakt iż jest ona bardzo dobrym rozpuszczalnikiem powoduje, że woda w przyrodzie nie występuje jako czysty chemicznie związek tlenu o wodoru. Jest zawsze bardzo rozcieńczonym roztworem soli kwasów, zasad i gazów. Poza substancjami rozpuszczonymi , mogą być w niej obecne związki koloidalne i zawieszone. Ilość i rodzaje substancji obecnych w wodach naturalnych mogą być różne i zależą od czynników naturalnych i obcych
Podział domieszek i zanieczyszczeń występujących w wodach naturalnych jest różny. Mogą to być zanieczyszczenia naturalne i syntetyczne , organiczne i nieorganiczne , rozpuszczalne i nie rozpuszczalne : zdysocjowane i nie zdysocjowane, koloidy i zawiesiny.
Wody występujące w przyrodzie to wody :
• powierzchniowe ( płynące lub stojące).
• morskie
• podziemne : płytkie i głębokie.
Wody te różnią się składem fizyko-chemicznym , decydującym o ich przydatności.
Interesujące nas wody powierzchniowe śródlądowe , z uwagi na ich jakość podzielono na trzy klasy . Wody I klasy czystości określane są jako nadające się do zaopatrzenia ludzi w wodę do picia.
SKŁAD WÓD WYSTĘPUJACYCH W PRZYRODZIE .
Skład wód kształtowany jest przez zjawiska naturalne, zachodzące w wodach , zależy od środowiska gruntowo - skalnego i poziomu zanieczyszczeń cywilizacyjnych rejonu, skąd pochodzi woda. Substancje pochodzenia naturalnego są jako domieszki, pozostałe jako zanieczyszczenia. Wody powierzchniowe są znacznie bardziej zanieczyszczone od wód podziemnych. O jakości tych ostatnich decydują głównie czynniki naturalne, a niebezpieczeństwo ich zanieczyszczenia zwiększa się ze stopniem kontaktu tych wód z wodami powierzchniowymi, opadami atmosferycznymi, ogólnie z zanieczyszczeniami antropogenicznymi. Stąd wraz z głębokości występowania wód podziemnych oraz szczelnością środowiska glebowo- gruntowo- skalnego zmniejsza się ich narażenie na ujemne wpływy czynników obcych.
Bezpośredni kontakt wód powierzchniowych z zanieczyszczeniami antropogenicznymi powoduje, iż często właśnie one decydują o ostatecznym składzie fizyko-chemicznym tych wód. Zanieczyszczenia antropogeniczne ( pochodzenia ludzkiego ) mogą trafić do wód ze źródeł punktowych obszarowych .Do pierwszych należą głównie ścieki bytowo - gospodarcze i przemysłowe, wody kopalniane, odcieki ze zorganizowanych wysypisk odpadów, wycieki zanieczyszczeń np. z cystern lub innych urządzeń magazynujących lub transportujących te substancje. Do źródeł zanieczyszczeń obszarowych zalicza się spływy z dróg, terenów zurbanizowanych i wykorzystywanych rolniczo, suche i mokre opady atmosferyczne, odcieki z niezorganizowanych wysypisk odpadów oraz skutki erozji i działalności rekreacyjnej. Większość z przedstawionych czynników wpływa bezpośrednio na jakość wód powierzchniowych.
III . CECHY FIZYCZNE WODY .
Do wskaźników fizycznych wody należą : barwa, mętność, smak, zapach i temperatura, zaś do wskaźników chemicznych należy odczyn wody, określany w zakresie pH od 6,5 - 8,5 .
- przewodniość elektrolityczna - im większe zasolenie , tym mniejsze przewodnictwo.
- twardość wody - określana zawartością jonów wapnia , magnezu, żelaza, glinu, manganu oraz kationy metali ciężkich.
- zawartość żelaza - uzależniona od pH.
- zawartość manganu - często występuje z żelazem - czynnikiem decydującym o stężeniu manganu jest jego wymywanie z podłoża.
- sód - występuje zwykle w małych ilościach, większe ilości sodu są wynikiem zanieczyszczenia ściekami komunalnymi. Dominującą formą występowania sodu są kationy Na +.
- potas
- azot amonowy - występuje głównie w postaci kationów, źródłem są nieorganiczne sole , stosowane jako nawozy, pewne ilości powstają w wyniku redukcji azotynów i azotanów obecnych w wodzie.
- metale ciężkie - występują w postaci kationów , najczęściej jako wynik zanieczyszczenia wód atmosferycznych, ściekami i spływami zawierającymi te metale . Są to składniki toksyczne i nie są wydalane fizjologicznie, kumulują się w organizmie w bardzo wrażliwych organach i powodują określone schorzenia ( np. zbierają się w szpiku kostnym.).
- związki krzemu - źródłem jest wymywanie gleb i podłoża.
- siarczany - najpowszechniej występujące w wodach powierzchniowych związki siarki.
- chlorki - łatwo rozpuszczalne w wodzie, należą do podstawowych anionów wód powierzchniowych, stężenie zależy od poziomu zanieczyszczenia wód ściekami i spływami obszarowymi. Chlorki występują łącznie ze związkami azotu , bakteriami, są ważnym wskaźnikiem zanieczyszczenia wody.
- związki azotu - mogą być pochodzenia organicznego, jako produkty biochemicznego rozkładu białek roślinnych i zwierzęcych, których źródłem są ścieki oraz organizmy wodne i nieorganiczne - pochodzące z mineralnych nawozów azotowych, ścieków przemysłowych, z opadów atmosferycznych oraz z powietrza atmosferycznego.
Najczęściej występującymi w wodach nieorganicznymi związkami azotu są : azot amonowy , azot azotynowy i azot azotanowy. Obecność w wodzie azotu amonowego wskazuje na świeże zanieczyszczenie wody związkami organicznymi zawierającymi azot , np. ściekami bytowymi. Woda do picia i na potrzeby gospodarcze nie może zawierać azotu amonowego !!!!!!.
- azot organiczny - może być pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, ponadto źródłem tej formy azotu mogą być ścieki miejskie i przemysłowe.
- związki fosforu .
- gazy - będące produktem rozkładu zanieczyszczeń obecnych w wodzie.
- substancje organiczne - do tej grupy zanieczyszczeń pochodzenia naturalnego należą białka, węglowodany, oleje, woski, celuloza, skrobia.
Poza omówionymi zanieczyszczeniami , w zależności od źródeł zanieczyszczeń mających wpływ na jakość wód powierzchniowych , mogą być obecne różne inne związki organiczne pochodzenia przemysłowego.
BIOCENOZA WÓD POWIERZCHNIOWYCH .
W wodach powierzchniowych ilość i różnorodność organizmów żywych są zdecydowanie większe niż w wodach podziemnych, przykrytych warstwą nieprzepuszczalną i znajdującą się na głębokości większej niż 3,5 m.
Rodzaj organizmów żywych zależy od składu chemicznego wody , czynników fizycznych( energii świetlnej i temperatury ) oraz biologicznych. We wszystkich wodach powierzchniowych żyją bakterie, które w większości są saprofitami i nie wpływają na wartość higieniczną wody i są naturalnymi przeciwnikami bakterii chorobotwórczych, niebezpiecznych dla organizmu ludzkiego. W rozwoju bakterii saprofitycznych przeszkadza niska temperatura.
Do najważniejszych chorób przewodu pokarmowego przenoszonych przez bakterie chorobotwórcze w środowisku wodnym należą : tyfus brzuszny, czerwonka, cholera, dur rzekomy. W wodach stwierdzono również występowanie wirusów powodujących żółtaczkę zakaźną .
występujące w wodzie bakterie grupy Coli, np., Escherichia coli ( żyjące w przewodzie pokarmowym) nie wywołują w zasadzie efektów chorobowych, ale ich obecność świadczy o zanieczyszczeniu wody fekaliami i wskazują na potencjalne niebezpieczeństwo występowania bakterii chorobotwórczych. Z powyższych względów należą one do organizmów wskaźnikowych. Poza nimi do bakterii wskaźnikowych zalicza się paciorkowiec kałowy( Steptococus faecalis, Bacillus perfingers).
WYMAGANIA STAWIANE WODZIE PRZEZNACZONEJ DO SPOŻYCIA PRZEZ LUDZI.
Wymagana jakość wody należy od jej przeznaczenia, a warunki jakimi powinna odpowiadać, określone są przez jej użytkownika. W związku z różnym przeznaczeniem wody wykorzystywanej w przemyśle, rolnictwie oraz innych gałęziach działalności gospodarczej, warunki stawiane wodzie przeznaczonej na te cele określają normy branżowe, użytkownicy lub producenci urządzeń ( np. kotłów).
Jakość wody przeznaczonej do picia przez ludzi określa rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29.03.2007 r , Dz. Nr 61, poz. 417 . Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 listopada 2002 r , w sprawie wymagań , jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia ( Dz. U. Nr 240, poz. 1728).
Dopuszczalne wartości wskaźników jakości wody w różnych krajach są różne, a spowodowane to jest najczęściej stopniem zanieczyszczenia wód naturalnych oraz technicznymi i ekonomicznymi możliwościami oczyszczania wody. Analizując dopuszczalne wartości normatywnych wskaźników w wodzie przeznaczonej dla ludności, obowiązującym dawniej i obecnie, jednoznacznie wskazuje na systematyczne zwiększanie ich ilości. Spowodowane to jest z jednej strony obecnością zwiększającej się liczby zanieczyszczeń w ujmowanych wodach oraz lepszymi możliwościami analitycznymi identyfikacji i określenia wpływu tych substancji na zdrowie ludności, a z drugiej strony zrozumieniem roli właściwej wody. Jednocześnie pojawiła się ogólnoświatowa tendencja do zmniejszania wartości zanieczyszczeń do poziomu , przy którym nie stwierdza się ujemnego wpływu na zdrowie odbiorcy. Docelowo, maksymalne stężenia wielu wskaźników mają wynosić ZERO. Zamierzenia te dotyczą poziomu wskaźników normatywnych chemicznych.
Wymagania jakościowe wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi:
- bezpieczna dla zdrowia - nie zawierająca bakterii chorobotwórczych, które świadczą o zanieczyszczeniu ściekami bytowymi. Warunek czystości bakteriologicznej musi być zachowany ze względu na bezpieczeństwo przed zachorowaniami powszechnymi.
- musi spełniać warunki fizykochemiczne - podzielone na dwie grupy - składniki nieorganiczne / jest ich 31 / i organiczne / jest ich 37/.
- musi posiadać odpowiednie właściwości organoleptyczne - cechy , które możemy określić własnymi zmysłami ( barwa, klarowność, obecność zawiesiny, plam olejowych, itp , zapach ).
W celu określenia zawartości w wodzie wskaźników normatywnych , pobiera się próbę wody do badania bakteriologicznego i fizykochemicznego, które to badania wykonywane są przez WSSE lub PSSE na obszarze całego kraju. Otrzymany wynik stanowi podstawę postępowania w orzeczeniu o przydatności wody do picia.
VI . OCZYSZCZANIE WODY .
Większość , a praktycznie niemal wszystkie wody naturalne , przed ich wykorzystaniem do picia i na potrzeby gospodarcze czy przemysłowe muszą być odpowiednio przygotowane, co uzyskuje się w procesach ich oczyszczania. Obecny poziom wiedzy technicznej pozwala na oczyszczenie wód nawet najbardziej zanieczyszczonych , jednak względy ekonomiczne przemawiają za ujmowaniem wód jakościowo najlepszych , gdyż koszty oczyszczania rosną nieproporcjonalnie wraz ze stopniem zanieczyszczenia wody. Rodzaj stosowanych procesów jednostkowych, a następnie układu oczyszczania zależy od rodzaju substancji , które muszą być usunięte z wody . Do najczęściej usuwanych zanieczyszczeń należą: zanieczyszczenia powodujące mętność i barwę, substancje organiczne pochodzenia naturalnego i antropogenicznego, substancje powodujące smak i zapach wody, związki żelaza, manganu, metali ciężkich, gazy rozpuszczone - dwutlenek węgla, siarkowodór, metan i inne, domieszki twardość i zasolenie, pasożyty, bakterie , wirusy i niektóre glony. Znajomość składu ujmowanej wody pozwala na zaprogramowanie procesu oczyszczania poprzez właściwy dobór metody, parametrów, rodzaju i dawki niezbędnych chemikaliów , rodzaj materiału filtracyjnego i sorbentu, sposób i miejsce dezynfekcji.. Wszystkie te zabiegi winny zapewnić pewność i skuteczność, małe koszty i zapewnić iż woda poddana tym procesom będzie spełniać wymogi odbiorcy. Istnieje wiele procesów oczyszczania wody: fizyczne, chemiczne, biologiczne lub w układzie mieszanym , np. fizyko -chemiczne .Do oczyszczania wody najczęściej stosuje się następujące procesy jednostkowe: napowietrzanie i odpędzanie gazów - usuwa z wody gazy rozpuszczone i lotne związki organiczne, zwiększa zawartość tlenu w wodzie :
- koagulacja - usuwa z wody cząstki koloidalnych , z których usuwane są bakterie , jony metali ciężkich, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne ( WWA), pestycydy.
- sedymentacje, flotacja - usuwa zawiesiny po koagulacji lub strącaniu chemicznym.
- filtracja - usuwa zawiesiny i związane z nimi zanieczyszczenia.
- usuwanie zawiesin i glonów.
- wymiana jonowa - powoduje demineralizację wody, an potrzeby przemysłowe.
- chemiczne strącanie - na potrzeby przemysłowe.
- sorpcja na węglu aktywnym -służy do obniżania zawartości zanieczyszczeń powodujących barwę , smak, zapach wody.
- utlenianie chemiczne - usuwa związki barowe, redukuje obecność innych związków trudnych do usunięcia w pozostałych procesach.
- procesy membranowe - stosowane do odsalania wód. W Polsce nie są stosowane.
- dezynfekcja - głównym zadaniem jest niszczenie mikroorganizmów obecnych w wodzie i zabezpieczenie dobrej jakości sanitarnej wody w sieci wodociągowej, stosowana na końcu procesu oczyszczania wody . Jako czynnik dezynfekujący wykorzystywany jest : chlor, chloramina, dwutlenek chloru, promieniowanie UV ozon.- infiltracja - usuwa skutecznie zawiesiny, koloidy, i inne tak jak w procesie koagulacji.
V I I . ŚCIEKI I ICH RODZAJE , GOSPODARKA ŚCIEKAMI I OSADAMI POCHODZĄCYMI Z PROCESÓW OCZYSZCZANIA .
Procesowi oczyszczania wody towarzyszy powstawanie określonej ilości ścieków i osadów, zawierających usunięte z wody zanieczyszczenia . Ścieki bytowe - to niedojedzone resztki pożywienia ze zmywanych naczyń kuchennych, odchody ludzkie, brudy z prania, wszystko z dodatkiem środków do mycia , zmywania , prania. Te ścieki zawierają dużo materii organicznej , natomiast mało agresywnych lub trujących chemikaliów.
Ścieki pochodzące z różnych zakładów przemysłowych są zupełnie odmienne pod względem składu chemicznego od ścieków bytowych, często odznaczają się zawartością jednej czy kilu substancji, często silnie trujących . W zależności od specyfikacji cyklu produkcyjnego zakładu , w ściekach dominują objętościowo popłuczyny, następnie wymienia się osady , które nalezą do odpadów nieorganicznych i są mieszaniną usuniętych z wód zanieczyszczeń i dodanych do niej chemikaliów. Celem gospodarki osadami i popłuczynami - czyli ściekami jest maksymalne zmniejszenie ich objętości oraz zagospodarowanie w sposób bezpieczny dla środowiska . Istnieje wiele metod pozwalających na prowadzenie tych procesów, w wyniku których powstaje woda osadowa- która może być zawracana na początek układu uzdatniania wody. Taka sytuacja ma miejsce tylko wtedy , gdy nie stwierdza się dużego skażenia biologicznego, głównie cyst Lamblii, wirusów i innych mikroorganizmów opornych na dezynfekcję. Ze względów ekonomicznych i mając na uwadze małą ilość wód osadowych, wody te odprowadzane są do kanalizacji lub do wód powierzchniowych, ale tylko wtedy, kiedy jakość wód naturalnych .
Osady powstające w czasie oczyszczania wód powierzchniowych są zdecydowanie bardziej skażone bakteriologicznie, niż osady pochodzące z oczyszczania wód podziemnych. Odwodnione osady mogą być zagospodarowane w różny sposób, w zależności od składu chemicznego oraz możliwości terenowych. Mogą one być składowane na wysypiskach odpadów, wykorzystywane do rekultywacji terenów, załadowywania naturalnych nierówności oraz w rolnictwie. Ten ostatni sposób budzi wiele kontrowersji z powodu ostatecznego składu chemicznego osadów. Możliwe jest również wykorzystywanie osadów w leśnictwie . W niektórych krajach osady usuwane są do mórz o oceanów oraz do kanalizacji miejskiej. Odprowadzenie osadów pokoagulacyjnych do kanalizacji miejskiej czasami jest korzystne, gdyż obecne w osadach glin i żelazo zwiększają stopień usuwania fosforanów ze ścieków. Również inne badania wykazały , iż osady z oczyszczania wody, doprowadzone na oczyszczalnie ścieków komunalnych nie zmniejszyły skuteczności oczyszczania ścieków.
V I I I . ZADANIA INSPEKCJI SANITARNEJ - NADZÓR NAD ŹRÓDŁAMI WODY .
Jednym z głównych zadań, realizowanych przez pracowników Państwowej Inspekcji Sanitarnej jest nadzór nad źródłami wody i gospodarki ściekami. Dla Inspekcji Sanitarnej MSW i A ważne są źródła wody zlokalizowane w obiektach resortowych, do których nalezą również studnie w obrębie terenu obiektu, np. ośrodka wypoczynkowego. Szczególną uwagę należy zwrócić na poprawność wydzielania stref ochronnych studni, jej oznakowania, szczelność pokrywy, stan trwałego i obowiązkowego zabezpieczenia w postaci nieprzepuszczalnego pierścienia wokół studni. Wszystkie te czynności maja na celu skuteczne zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami źródła wody. Kolejnym zadaniem w ramach nadzoru jest kontrola systematycznego wykonywania badań wody w zakresie występowania normatywnych wskaźników fizyko - chemicznych i czystości bakteriologicznej, co pozwala monitorować stan źródła wody, jak też szacować potencjalne ryzyko zdrowotne. Nadzór obejmuje również wodę w kąpieliskach i basenach zlokalizowanych na terenie obiektów wypoczynkowych MSW i A . Kontroli podlega również gospodarowanie ściekami, sposobem ich gromadzenia - szambo, jego lokalizacja, jego stan techniczny, kontrola próby szczelności , kontrola aktualności umowy na wywóz nieczystości, stan instalacji kanalizacyjnej . W wypadku odprowadzania ścieków z obiektu do sieci kanalizacyjnej ogólnej należy zwrócić uwagę na aktualność umowy w tym zakresie. Czynności te mają na celu skuteczną ochronę środowiska i wód powierzchniowych.
LITERATURA :
,, Oczyszczanie wody `' - autor : Apolinary L. Kowal, Maria Swiderska - Bróz.
,, Technologia wody `' - Apolinary L. Kowal.
,, Ekologia, środowisko, przyroda'' - Tomasz Umiński.
,, Odnowa wody - zagospodarowanie ścieków i odpadów z odnowy wód'' K. Bartoszewski.