Problemet med vandforsyning (med diagram)

Tilførsel af drikkevand:

De vigtigste kilder til drikkevandsforsyning i byerne er floder, søer og vandløb. Vand fra sådanne kilder renses eller gøres forurenende og fri for kim, før det leveres til drikke og andre huslige formål.

For at gøre råt vand rent og forurenende fri følges følgende tre trin:

(i) sedimentation

(ii) filtrering

(iii) chlorering

(i) sedimentation:

I denne proces blandes alun, aluminiumsulfat eller jernsulfat med råvand, der er trukket fra søer eller floder til blandetanken, som danner gelélignende floccules med opløste og suspenderede stoffer. Vand blandet med flokkuleringsmidler får lov til at strømme ind i flokkuleringstanken, hvor flockene sammen med suspenderede jordpartikler, andre fremmede materialer og mikrober sætter sig i bunden.

(ii) filtrering:

Efter udfældning af flokkuler får rent vand passere gennem specielle filtertyper for at fjerne mikroorganismerne fra det. Til dette formål får vand lov til at perkolere ned gennem flere skiftende lag af sand og grus.

(iii) chlorering:

Vand efter forandringsprocessen udsættes for klorbehandling. I denne proces ledes chlorgas gennem vand, som er en stærk oxidant, forårsager hurtig nedbrydning af organiske stoffer og dræber samtidig de resterende bakterier. Således opnået vand leveres derefter til offentligheden til drikke og andre huslige formål.

Bortskaffelse af spildevand:

Spildevandsbehandling er primært rettet mod fjernelse af fast affald og nedbrydning og omdannelse til simple uorganiske stoffer gennem mikrobielle aktiviteter.

Følgende metoder anvendes til bortskaffelse af spildevand:

1. Soaking pits

2. Septiktank

3. Kommunale spildevandsrensningsanlæg.

1. Soaking pits:

I denne proces anvendes en stor perforeret underjordisk tank bestående af beton og cement (figur 13.6). Spildevandet udledes i tanken gennem et rør. Spildevand fra tanken kommer ud gennem hullerne og percolates i jorden. Det faste affald nedbrydes af mikroorganismer inde i tanken.

2. Septiktank:

Ved denne metode udledes spildevandet fra huset til underjordiske septiktanke gennem rør. Den faste fraktion af spildevandet sættes i bunden af ​​septiktanken, og fraktionen strømmer ud i fordelingsrørene monteret i tankens øverste del og drænes til sidst i feltet (figur 13.7). Den faste fraktion af spildevand opsamlet i bunden nedbrydes hurtigt af mikrober.

3. Kommunale spildevandsrensningsanlæg:

Behandling og bortskaffelse af spildevand i storbyer omfatter følgende tre trin:

(i) Primær behandling:

Til primær behandling transporteres spildevandet ind i de store åbentanke gennem rør. Den faste fraktion af spildevandet sætter sig i bunden af ​​tanke, som drænes gennem rørsystemet ind i den aerobiske opvarmningstank og nedbrydes. Den vandige fraktion af spildevand fra de primære sedimenter tanke drænes ind i den sekundære sedimenteringstank og blandes med aluminiumsulfat eller jernsulfat, der danner gelélignende flockinger. Floccules sammen med mikroorganismer og suspenderede faste partikler sætter sig ned i bunden af ​​tanken i form af slam, som dernæst drænes gennem rør i de aerobic digestertanke. (Figur 13.8).

ii) sekundær behandling:

Den vandige fraktion af spildevand, der indeholder bakterier og andre mikrober samt opløst organisk affald, opsamles i sekundære sedimenteretanke, og luftstrømmen under tryk føres gennem fraktionen for at fremme mikrobiel nedbrydning af opløst organisk affald. Efter en gang sendes fraktionen gennem sandfiltre for at fjerne mikrober. Det rene vand får lov til at strømme ind i floder og oceaner

Det faste affald og slam, der transporteres til digestertanken, angribes og nedbrydes af aerobic bakterier. Nedbrydning af affald resulterer i dannelsen af ​​NH3-, methan-, hydrogensulfidgasser, der opsamles til forskellige industrielle formål.

(iii) Tertiær behandling:

Byerne står overfor en akut vandknaphed, det klare vand, der opnås efter sekundær behandling, udsættes for klorering og efter korrekt test, der er forsyninger til husholdningsbrug. Ifølge et skøn over centralt forureningsstyring var den samlede spildevandsproduktion fra byområder i Indien ca. 30.000 milliarder liter om dagen i 1997, og den nuværende samlede spildevandsrensningsanlæg er næppe tilstrækkelig til 10% af den samlede spildevandsproduktion.

Selvom dræn- og kloaksystemerne nu er steget i byområder, er de eksisterende anlæg ikke tilstrækkelige til bortskaffelse af totalt spildevand. Spildevandsbehandlingsprogrammerne er ikke fuldt ud succesfulde på grund af dårlig vedligeholdelse, ukorrekt design af behandlingsanlæg og ikke-teknologisk og ufaglæret tilgang. Behandlingsplanen for spildevand under Ganga Handlingsplanen mellem 1980 og 1990 mislykkedes fuldstændigt på grund af ovennævnte grunde. På grund af dårlige faciliteter til spildevand og spildevand finder de fleste forurenende stoffer vej i grundvand, floder og andre vandområder.

I nogle lommer i Indien er landsbyboerne stadig afhængige af drikkevand på naturlige vandreservoirer og står over for mange problemer som beskrevet nedenfor:

1. Drikkevand er fyldt med forurenende stoffer.

2. Vand indeholder patogener af kolera, tyfus og en række hudsygdomme.

3. I nogle lokaliteter er vand meget saltvand og indeholder fluorider eller andre toksiske elementer.

I nogle byområder er forsyningen af ​​rent drikkevand blevet et stort problem. Ifølge et overslag over Verdensbanken (1998) skyldtes omkring 60 procent dødsfald i byområder sådanne vandrelaterede sygdomme som kolera, dysenteri, gastroenteritis, hepatitis etc.

Eutrofiering:

Det stadigt stigende menneskelige pres på vandområder på grund af demografisk vækst, modemteknologi og landbrug har forårsaget flere vandforureningsproblemer. Et af de mest alvorlige og mest almindelige problemer er på grund af berigelse af vand med plantenæringsstoffer, der fører til biologisk vækst og gør vand uegnet til forskellige anvendelser.

Yderligere næringsstoffer i form af nitrogen og fosforforbindelser fra gødning, spildevand, vaskemidler og animalsk affald øger væksten af ​​vandplanter og alger. Den overdrevne vækst af alger og andre vandplanter på grund af tilsat næringsstof kaldes eutrofiering. Dette resulterer i høj biologisk produktivitet i visse vandplanter, der manifesteres i form af blomster.

Dette gør vanden ilt mangelfuld på grund af nedbrydning af organisk stof i vandkroppe, som har negative virkninger på andre organismer. Alger og større vandplanter kan forstyrre brugen af ​​vand ved tilstopning af vandindtagsledninger, ændring af smag og lugt af vand og forårsage opbygning af organisk materiale på bunden. Da dette organiske stof falder, reduceres iltniveauet; i sidste ende fisker og nogle andre akvatiske arter kan dø.

Weber (1907) under undersøgelsen af ​​de nordtyske tørvemyrer noterede, at de øvre lag indeholdt flere næringsstoffer i det øverste lag af søen i sammenligning med lavere. Han brugte udtrykket eutrofisk (rig på næringsstoffer) og oligotrofiske (fattige i næringsstoffer) for at skelne mellem de to lag. Brugen af ​​disse udtryk i limnologi blev lavet for første gang af Naumann (1919).

Ifølge nutidens koncept om eutrofiering:

(i) Berigelse af vand med plantenæringsstoffer øger plantens vækst, men bør ikke betragtes som det eneste kriterium for eutrofiering, fordi andre forhold som lys, temperatur og andre vækstfaktorer også kan begrænse væksten.

ii) Vandtrofé (mængde af organisk stofforsyning pr. arealareal pr. tidsenhed) kan ikke ligestilles med næringsstofniveauer, og det kan ikke defineres af algtæthed og biomasse, da det også inkorporerer produktion (Findenegg, 1955).

iii) Det mest pålidelige kriterium for eutrofiering er stigningen i fytoplanktonproduktiviteten.

(iv) Det foreslås også, at udtrykket eutrofiering kun skal anvendes til autotrofisk produktion, mens der for allotropiske søer, hvor hovedforsyningen af ​​organisk materiale på anden måde anvendes termen dystrofiske søer.

Eutrofieringsproces:

Eutrofiering er naturligt fænomen, hvilket fremskyndes af øget næringsstofforsyning gennem menneskelige aktiviteter. Selv om eutrofieringsprocessen er indstillet, så snart søerne er dannet, men indtagelseshastigheden af ​​næringsstoffer på naturlige måder er ret langsom (dvs. naturlig eutrofiering).

Når søerne stammer fra, er de i oligotrofisk tilstand, og de har kun begrænset og utilstrækkelig mængde næringsstoffer til at producere nogen signifikant algalvækst. De eneste kilder til næringsstoffer er naturlige afløb, fald af tørrede plantedele fra omgivende vegetation, nedbør og nedbrydning af biologisk produktion efter døden. Eutrofieringsprocessen begynder, når næringsstofferne udefra begynder at komme ind i søen. Når algerne dør og nedbrydes, bliver næringsstofferne låst i deres kroppe til rådighed for frisk algalvækst.

Under hver cyklus forøges næringsstoffer gradvist i søer, og efter en gang opretholder cyklussen af ​​næringsstoffer ikke en balance mellem tilsætning og nedbrydning med det resultat, at et stadig stigende organisk stof i søen i sidste ende bliver deponeret i bunden.

Dette fører til dannelsen af ​​sumpemyrer, myrer og endelig vandlegeme forsvinder. Derfor er eutrofieringsprocessen omtalt som søvning af søer. Det er således tydeligt, at med fremdriften af ​​eutrofiering er flere og flere næringsstoffer tilsat til kroppen af ​​vand, og i sidste ende er næringscyklus ikke i stand til at opretholde ligevægt mellem tilsætning og nedbrydning.

Eutrofieringshastigheden afhænger af tilførselshastigheden af ​​næringsstoffer samt på nogle andre faktorer som klima osv. Generelt er eutrofieringshastigheden høj i varmt klima, der fremmer næringsudnyttelse og algalvækst i forhold til hastigheden i koldt og tempereret klima . Graden af ​​eutrofieringskation sænker med tiden på grund af reduceret lysindtrængning, ligesom saltet øger turbiditeten og deraf følgende fald i primærproduktionen.

Virkninger af eutrofiering:

Når der er en afvigelse fra balancen mellem fotosyntese (P) og åndedræt (R), indikerer det forurening. Ved ligevægt (P = R) er der ingen ændring i vandets kemiske og biologiske sammensætning; en tilstand, der findes i uforurenet vand uden forsyning af næringsstoffer udefra. Når fotosyntese overstiger respirationsaktivitet, indikerer det eutrofiering af vandlegemer. Det er præget af en progressiv stigning i alger, der fører til økologisk overbelastning.

I dybe søer er ekskusiv produktion ved overflade af søer (P >> R) afbalanceret af saprofytiske forhold i bunden (R >> P), når åndedræt overstiger fotosyntese, opløst O2 bliver udtømt, tvinger reduktion af adskillige oxiderede kemikalier som NO 3 -, SO 4 -2 og CO 2 til N 2, NH 4 +, H 2 S og CH 4, der frembringer snavset lugt og er skadelige for flere vandlevende arter. Poole et al. (1978) har rapporteret 11 mg pr. Liter som dødelig koncentration 50% (LC 50) for H 2 S for nogle vandlevende organismer.

Eutrofiering inducerer mange fysiske og kemiske forandringer i farvande, der medfører ændringer i flora og fauna. Mange ønskelige arter, herunder fisk, erstattes af uønskede. Der er en algeherring, og blågrønalger bliver dominerende, mange af dem som Microcystis, Anabaena, Oscillatoria producerer blomster. Alger som Chlorella, Scenedesmus kan også danne blomstrer. Spirogyra, Cladophora, Zygnema og mange andre filamentøse grønne alger kan danne flydende mått på overflade af vand. Disse algblomstrer og tykke måtter reducerer lysets intensitet under overfladen.

Eutrofiering fører til forandring i kendetegnene ved bundbundene. Akkumulering af organisk materiale påvirker det bentiske samfund. Algeblomster påvirker vandlegemernes rekreative værdi. Algernes død og forfald forårsager uheldige lugt og smag i vand. Algskummet kontrollerer oxygenindsprøjtningen i vand og kan dræbe fiskene og andre organismer. I den første fase af algalvækst produceres der nok ilt, men når algerne dør, bliver vandet mangelfuldt i O2, fordi iltproduktionen er reduceret, og forbruget er forøget på grund af nedbrydning af døde alger med aerobic bakterier. Faldet i opløst O2 i vand kan være årsag til dødeligheden af ​​fisk og andre vandorganismer.

Algenblomsterne forårsager misfarvning af vand. De samlede virkninger af eutrofiering gør vandet uegnet til konsum og forskellige andre formål. Desuden opblæses behandlingsomkostningerne for vand også.

Vandkvalitet:

Evalueringen af ​​vandkvaliteten sker i form af flere parametre som alkalitet, opløst ilt. Biokemisk iltforbrug (5 dage), antal coliforme bakterier, farve, hårdhed, lugt, pH, saltholdighed, temperatur, totale faste stoffer, turbiditet, saltechlorider, fluondener, nitrater, phosphater og sulfater, tilstedeværelse af sporstoffer som Al, As, Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn og B, pesticider og radioaktivitet. Blandt disse egenskaber er mængden af ​​opløst oxygen, biokemisk oxygenforbrug og totale koliforme tæller gode indikatorer for vandkvaliteten.

Disse er kort diskuteret her som under:

Opløst ilt:

Det er et mål for vandets evne til at understøtte et velafbalanceret vandlevende liv. Tilstrækkelig mængde opløst ilt i en vandkrop giver hurtig mikrobiel nedbrydning af organisk affald. Biokemisk oxidation af ammoniak til nitrat i naturligt vand kræver opløst ilt. Utilstrækkelig mængde opløst ilt i vand påvirker den mikrobielle nedbrydning negativt, og methan frigives i stedet for CO 2, odourøse aminer er resultatet af nitrogen i stedet for NO 3 og NH 3, og uklar ildelugtende H 2 S-gas dannes af svovl i stedet for SO 2 .

Biologisk eller biokemisk oxygenbehov (BOD):

Det mest almindelige indeks for vandforurening er biokemisk iltefterspørgsel (BOD), som refererer til mængden af ​​ilt, der kræves af bakterier for at nedbryde det organiske affald aerobt til CO 2 og vand. BOD-testen måler normalt mængden af ​​ilt, der anvendes i de første fem dage af aerob mikrobiel nedbrydning i et bestemt volumen udløb ved 20 ° C. Dette kaldes også BOD 5 .

Således betyder 100 ppm BOD 100 mg ilt forbruges af en liter testprøve i løbet af 5 dage ved 20 ° C. Husholdningsaffald har generelt BOD5 på omkring 200 milligram ilt pr. Liter og til industriaffald BOD kan være omkring tusind mg pr. Liter. BOD på 0, 17 pund eller 77 g kaldes også befolkningsækvivalent, som stort set svarer til kravene til husholdningsaffald med en procent koncentration.

Kapaciteten i spildevandsrensningsanlægget måles generelt i forhold til befolkningsækvivalenter pr. Dag. Forurening af vand ved spildevand er hovedårsagen til vandbårne sygdomme, f.eks. Kolera, tyfus, paratyphoid feber, dysenteri og infektiv hepatitis.

Samlede koliforme tællinger. BOD giver en grov måling af kvaliteten af ​​vandet. Det angiver ikke nøjagtigt risikoen for sygdom. Til det formål kræves der mere specifikke parametre. Et af de mest almindelige parametre er antallet af coliforme intestinale bakterier, især Escherichia coli i fæces pr. Enhedsvolumen vand. Selv om coliforme bakterier er uskadelige, viser deres tilstedeværelse i store mængder, at patogene bakterier kan være til stede i prøven.

Vandkvaliteten af ​​flodvand overvåges ved 480 stationer under forskellige programmer som MINARS (Monitoring of Indian National Aquatic Resources), GEMS (Global Environmental Monitoring Systems) og GAP (Ganga Action Plan). Antallet af stationer under MINARS-programmerne, der blev indledt i 1979, steg gradvist, og i øjeblikket er antallet af stationer 260.

En række fysiske, kemiske, biologiske og bakteriologiske parametre overvejes under programmet for at bestemme vandkvaliteten, men vigtige er DO, BOD og TC (Total coliform count).

De forskellige kategorier af vand som svar på kvalitet og deres respektive anvendelser er som følger:

Klasse A - Drikkevandskilde uden konventionelle bakterier i vand.

Opløst oxygen mere end 5 mg / liter, TC mindre end 50/100 ml.

Klasse B - Vand til badning, svømning og fritidsbrug, DO> 4 mg / liter og TC <500/100 ml.

Klasse C- Drikkevandskilde efter konventionel behandling.

Klasse D- Vand til dyreliv, fiskeri mv. DO> 4 og TC <500/100 ml.

Klasse E- Vand til vanding, industriel afkøling, ingen fiskeri, svømning eller drikke. D O.> 3mg / dæk.