Національний технічний університет України Київський політехнічний університет Склад

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Склад і будова гідросфери. Водні ресурси Землі. Шляхи забруднення та методи очищення води. Використання води в різних галузях людської діяльності. Раціональне водокористування. 9 листопада 2010

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Функції гідросфери Землі : ь найважливіша мінеральна сировина; ь основний механізм здійснення усіх взаємозв’язків природі (обмін речовин, тепла, приріст біомаси); ь головний агент-переносник глобальних біоенергетичних циклів; ь основна складова частина усіх живих організмів; ь в атмосфері: потужний фільтр сонячної радіації; ь на землі: формування ландшафтів та розвиток екзогенних процесів (схилових та карстових); ь перенос хімічних речовин вглиб Землі та вздовж її поверхні транспортування забруднень біосфери у

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Будова молекули води а) кут між О-Н зв’зками; б) розташування полюсів заряду; в) зовнішній вигляд електронної хмари молекули води.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Аномальні властивості води v температура кипіння (1000 С замість розрахункових -800 С); v температура плавлення (00 С замість розрахункових -1000 С); v висока діелектрична проникність ( = 80 ); v висока теплоємність ( 4, 2 Дж / г / 0 С ) найкращий розподільник тепла на Землі; v висока теплота випаровування (2265 Дж/г) найкращий теплоносій та гігантський “двигун” природи: 2, 2 *1010 Дж/хв. – віддає водяна пара атмосфері, що еквівалентно роботі 40 млн. електростанцій по 106 к. Вт кожна ! 4

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Залежність фізичних властивостей гідридів речовин від їхнього положення у періодичній системі елементів Д. І. Мендєлєєва Нормальна залежність температури кипіння гідридів елементів IV групи (від положення в таблиці Менделєєва) Серед гідридів елементів VI групи вода вирізняється аномальними властивостями: кипить при 1000 С замість -800 С Нормальна залежність температури плавлення гідридів елементів IV групи (від положення в таблиці Менделєєва) Вода порушує порядок серед гідридів елементів VI групи: плавиться за 00 С замість розрахункових -1000 С 5

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Залежність відносного об’єму води від температури

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Геохімічна модель Землі за Н. П. Семененко (згідно до розрахунків, за всю її історію на поверхню виділилось біля 3, 4*109 км 3 води)

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Загальні запаси та розподіл води на Землі 1, 385 млрд. км 3 Н 2 О ~ 2, 5% – прісна : ~ 97, 5% – солона + 1, 3 млрд. км 3 Н 2 О – Земна кора

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Динаміка світового споживання прісної води

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" П о в е р х н е в і в о д и Основним джерелом водопостачання для людства є річковий стік. Серед країн світу перше місце за цим показником займає Бразилія з її гігантською річкою Амазонкою. Річковий стік України: 83, 5 млрд. м 3 (в маловодні роки зменшується до 48, 8 м 3) 70% припадає на Південно-Західний економічний р-он (45% території та 40% населення) 30% припадає на Донецько. Придністровський та Південний економічні р-они (де мешкає 60% населення та зосереджено найбільш водоємні галузі народного господарства)

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Поверхневі води України Для водопостачання маловодних районів введено в дію ряд каналів – Південнокримський, Дніпро-Кривий Ріг, Сіверський Донець-Донбас. В Україні налічується 748 водосховищ об‘ємом понад 1 млн. м 3 кожне. Сумарний об‘єм води у цих водосховищах досягає 48, 9 млрд. м 3. Головне джерело води в Україні – Дніпро. Інші річки, що забезпечують потреби населення у воді – Дністер, Південний Буг, Західний Буг, Тиса, Прут. В Україні налічується понад 63 тис. малих річок. 90% усіх населених пунктів Республіки розташовані саме поблизу малих річок.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Підземні води України 70% населення міст та селищ міського типу користуються водою з підземних водоносних горизонтів, а сільське населення майже на 100% задовольняє свої потреби за рахунок ґрунтових вод (колодязі) чи глибших водоносних горизонтів (свердловини). Підземні води поширені по всій території України. Проте їх запаси розподілені по територій вкрай нерівномірно. Тут розрізняють 7 гідрогеологічних районів: Львівсько-Волинський артезіанський басейн Карпати Дніпровсько-Донецький артезіанський басейн Донбас Причорноморський артезіанський басейн Крим Український кристалічний щит (центральні р-ни республіки) 12

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Я к і с н и й с т а н п і д з е м н и х в о д У к р а ї н и Якісний стан підземних вод України в цілому кращий, ніж поверхневого стоку, хоча місцями спостерігається забруднення вод деяких горизонтів стоками промислових підприємств, великих тваринницьких комплексів, тощо. Це переважно хімічне забруднення. У Дніпровсько-Донецькій западині має місце також забруднення прісних підземних вод мінералізованими (за рахунок неякісного цементування нафтових свердловин), коли вода одних підземних горизонтів змішується з іншими (явище перетоків). Підземні води не лише вичерпуються і забруднюються, але і нераціонально використовуються. Діючим законодавством заборонено вживання підземних вод не для пиття, однак у багатьох регіонах України більше половини загальної кількості підземних вод використовується для технічних потреб. У деяких промислових регіонах України (Донбас, Кривбас та ін. ) робота гірничорудної промисловості (шахти, кар‘єри) негативно позначилася на запасах підземних вод: Інтенсивні багаторічні відкачки води Утворення депресійних воронок, в межах яких рівень підземних вод впав на 300 м нижче земної поверхні, а з деяких водоносних горизонтів вода зникла повністю (р-он Криворізьких кар‘єрів).

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" В о д и С в і т о в о г о О к е а н у Основні шляхи надходження забруднювачів: v води річок (щорічно понад 320 млн. т заліза, 6, 5 млн. т фосфору та інших речовин; v атмосфера (200 тис. т свинцю, 1 млн. т вуглеводнів, 5 тис. т ртуті тощо); v близько 1/3 мінеральних добрив, які потрапляють у ґрунт, вимивається з нього ріками та виноситься в моря та океани (лише азоту і фосфору – близько 62 млн. т/рік явище еутрофікації виникнення “червоних припливів”; N та P “ковдра” до 2 м товщини; Північне узбережжя Данії та Норвегії 1988 р. – “пляма” 45 км завдовжки та 10 км завширшки v водний транспорт, приморські міста і нафтові свердловини шельфової зони – нафта і нафтопродукти; v побутові і промислові відходи (накопичилось вже понад 20 млн. т); v випробування атомної зброї, робота ядерних реакторів на військових підводних човнах та криголамах, скидання контейнерів з відходами атомних електростанцій, аварії на АЕС – загальна радіоактивність, привнесена у Світовий Океан людиною оцінюється у 5, 5· 1019 Бк або 1, 5 · 109 Кі радіоактивності (під час Чорнобильської аварії в атмосферу було викинуто біля 1, 5 · 109 Кі радіоактивності, тобто накопичена Світовим Океаном радіоактивність складає 30 Чорнобилів).

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" С п о ж и в а ч і в о д и Промисловість [водоємність виробництва, м 3/т] Сільське господарство [питоме водоспоживання, м 3/га] Залежить від типу продукції, технології виробничого процесу, системи водопостачання, кліматичних умов… Площі зрошуваних земель: початок ХХст. – 40 млн. га; 1970 р. – 235 млн. га; 2000 р. – 420 млн. га Комунально-побутові потреби [питоме водоспоживання, л/добу/людину] ü Виробництво прокату – 10 -15 м 3/т; ü Зернові культури – 1500 -3500 м 3/га; ü - “ - чавуну ü Цукровий буряк ü - “- целюлози – 40 -50 м 3/т; – 400 -500 м 3/т; ü - “ - віск. шовку – 1000 -1100 м 3/т; ü - “ - хімволокна – 2000 -5000 м 3/т – 2500 -6000 м 3/га; ü Багаторічні трави – 3000 -8000 м 3/га; ü Рис – 8000 -15000 м 3/т

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Типи забруднень води (за походженням) Фізичне Зміна фізичних властивостей: прозорості, вмісту суспензій та непрозорих домішок, радіоактивних речовин та температури … Хімічне Домішки неорганічної (кислоти, мінеральні солі, луги …) та органічної природи (нафта та нафтопродукти, органічні сполуки, ПАР, пестициди, …) Біологічне Надходження до водойм різних видів живих організмів, яких раніше тут не було (бактерії, віруси, мікроскопічні гриби, черви, личинки паразитів …) Теплове 16

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" О ч и щ е н н я в о д и очищення в штучних умовах (на спеціально створених спорудах, установках); очищення в природних умовах (на полях зрошення, фільтрації, біологічних ставках, тощо); комбінований тип очищення

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Схема роботи водоочисної станції поблизу м. Вісбадена (Німеччина) 100 тис. м 3/добу Надходження до водопровідної мережі Хлорування Фільтрування для відокремлення піску, намулу, мазуту… (довжина фільтру – 46 м) 18 герметичних фільтрів уповільненого циклу “Провітрювання” в каскаді резервуарів для підвищення вмісту кисню Фільтрація Коагуляція Фільтрування через пісок та активоване вугілля Інфільтраційні колодязі “Провітрювання” в каскаді резервуарів для підвищення вмісту кисню 6 -10 м Закачування води до Тижні / Місяці підземних горизонтів Забірні колодязі Змішування з ґрунтовими водами

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Методи очищення води Механічні й механохімічні Проціджування Спливання Відстоювання Фільтрування Центрифугування Флотація

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Методи очищення води Хімічні і фізико-хімічні Коагуляція Сорбція Іонообмінні Електроліз Хлорування, озонування Екстракція Аерація

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Методи очищення води Біохімічні Аеробні Анаеробні

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" А э р о т е н к и 22

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Класифікація забруднюючих речовин у природних та стічних водах * за Л. А. Кульським (1980) 23

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Ефективність методів очищення

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Способи, послідовність та різноманіття технологічних схем водопідготовки

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет"

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Явище осмосу у системі, розділеній напівпроникною мембраною

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Осмос та зворотній осмос

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Схема багатокамерного діалізатора О 2 Cl 2 Н 2 H+ А н о д Na+ Na. Cl Cl-- OH- Na+ Na. Cl Cl-- К а т о д 0, 5 - 1, 5 мм - катіонообмінна мембрана - аніонообмінна мембрана

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Антропогенні катастрофи на акваторіях

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Драма Байкалу:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Драма Байкалу:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Драма Байкалу:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Драма Байкалу:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Загибель Аралу: Остров Барсакельмес, рисунок Тараса Шевченко, 1848 год Шхуны Аральской экспедиции, рисунок Т. Г. Шевченко Аерофотозйомка Аральського моря, 1985 р.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" Загибель Аралу: 2003 год. Казахстан Анимация из спутниковых снимков с 2000 по 2009 года Падение уровня Аральского моря с 1960 по 2010 гг. Брошенное судно в районе города Аральск