Problemet med vattenförsörjning (med diagram)

Tillförsel av dricksvatten:

De främsta källorna till dricksvattenförsörjningen i städerna är floder, sjöar och strömmar. Vatten från sådana källor är renat eller gjort förorenande och bakteriefri innan det levereras för dricksvatten och andra hushållsändamål.

För att göra råvattnet rent och förorenande är följande tre steg följt:

(i) sedimentation

(ii) filtrering

(iii) klorering

(i) Sedimentation:

I detta förfarande blandas alun, aluminiumsulfat eller järnsulfat med råvatten som dras från sjöar eller floder till blandningstanken, som bildar geléliknande floccules med upplösta och suspenderade ämnen. Vatten blandat med flockningsmedel får strömma in i flockningstanken där flockorna tillsammans med suspenderade jordpartiklar, andra främmande material och mikrober sätter sig i botten.

(ii) filtrering:

Efter fällning av flockor får rent vatten passera genom speciella filtertyper för att avlägsna mikroorganismerna. För detta ändamål tillåts vatten att percolera ner genom flera alternerande överlagrade lager av sand och graveller.

(iii) Klorering:

Vatten efter förädlingsprocessen utsätts för klorbehandling. I detta förfarande passerar klorgas genom vatten, vilket är en stark oxidant, orsakar snabb nedbrytning av organiska substanser och dödar samtidigt de återstående bakterierna. Vatten som erhålls levereras sedan till allmänheten för dricks och andra hushållsändamål.

Avfallshantering:

Avloppsrening syftar främst till att avlägsna fast avfall och deras nedbrytning och omvandling till enkla oorganiska ämnen genom mikrobiell verksamhet.

Följande metoder används för bortskaffande av avloppsvatten:

1. Soaking gropar

2. Septiktank

3. Kommunala avloppsreningsverk.

1. Soaking pits:

I denna process används en stor perforerad underjordisk tank bestående av betong och cement (bild 13.6). Avloppet släpps ut i tanken genom ett rör. Avloppsvatten från tanken kommer ut genom hålen och percolates in i jorden. Det fasta avfallet sönderdelas av mikroorganismer inuti tanken.

2. Septiktank:

I denna metod släpps avloppet från huset till underjordiska septiktankar genom rör. Den fasta delen av avloppet sätter sig ner i septiktankens botten och fraktionen strömmar ut i fördelningsrören monterade i tankens övre del och slutligen dräneras in i fältet (bild 13.7). Den fasta fraktionen av avlopp som samlas i botten sönderdelas snabbt av mikrober.

3. Kommunala avloppsreningsverk:

Behandling och bortskaffande av avloppsvatten i storstäder innebär följande tre steg:

(i) Primär behandling:

Vid primärbehandling transporteras avloppsvattnet till stora öppningstankar genom rör. Den fasta delen av avloppet sätter sig i botten av tankarna som dräneras genom rörsystemet i aerobisk kokare och sönderdelas. Den vattna fraktionen av avloppsvattnet från de primära sedimentera tankarna dräneras in i sekundär sedimenteringstanken och blandas med aluminiumsulfat eller järnsulfat som bildar geléliknande flockor. Flockorna tillsammans med mikroorganismer och suspenderade fasta partiklar sätter sig i botten av tanken i form av slam som därefter dräneras genom rör i aerobiska kokare. (Fig 13.8).

ii) Sekundär behandling:

Den vattna fraktionen av avlopp som innehåller bakterier och andra mikrober samt upplöst organiskt avfall samlas in i sekundära sedimentera tankar och luftströmmen under tryck passerar genom fraktionen för att främja mikrobiell sönderdelning av upplöst organiskt avfall. Efter en gång passeras fraktionen genom sandfilter för att avlägsna mikrober. Det rena vattnet får sedan strömma till floder och hav

Det fasta avfallet och slammet som transporteras till kokare tanken attackeras och sönderdelas av aeroba bakterier. Nedbrytningen av avfall resulterar i bildandet av NH3-, metan-, vätesulfidgaser som uppsamlas för olika industriella ändamål.

iii) Tertiär behandling:

Städerna står inför en viss akut vattenbrist, det klara vattnet som erhålls efter sekundär behandling utsätts för klorering och efter korrekt provning som är avsedda för hushållsändamål. Enligt en uppskattning av centrala föroreningsstyrelsen var den totala avloppsproduktionen från städer i Indien cirka 30 000 miljarder liter per dag 1997 och den nuvarande totala avloppsreningsanläggningen är knappast tillräcklig för 10 procent av den totala avloppsvattenproduktionen.

Trots att avlopps- och avloppsanläggningarna nu har ökat i stadsområden är de befintliga anläggningarna inte tillräckliga för bortskaffande av totalt avloppsvatten. Avloppsreningsprogrammen är inte fullt framgångsrika på grund av dåligt underhåll, felaktiga konstruktioner av reningsverk och icke-tekniskt och oskolat sätt. Avloppsreningsplanen enligt Ganga-handlingsplanen mellan 1980 och 1990 misslyckades fullständigt på grund av ovan nämnda skäl. På grund av dåliga anläggningar för avlopps- och avloppsrening hittar de flesta föroreningarna sig i grundvatten, floder och andra vattenkroppar.

I vissa fickor i Indien är byborna fortfarande beroende av dricksvatten på naturliga vattenreservoar och står inför många problem som beskrivs nedan:

1. Dricksvatten laddas med föroreningar.

2. Vatten innehåller patogener av kolera, tyfoid och ett antal hudsjukdomar.

3. I vissa områden är vatten mycket saltlös och innehåller fluorider eller andra giftiga ämnen.

I vissa stadsområden har utbudet av rent dricksvatten blivit ett stort problem. Enligt en uppskattning av Världsbanken (1998) berodde cirka 60 procent dödsfall i stadsområden av sådana vattenrelaterade sjukdomar som kolera, dysenteri, gastroenterit, hepatit etc.

övergödning:

Det ständigt ökande mänskliga trycket på vattenkroppar på grund av demografisk tillväxt, modemteknik och jordbruk har orsakat flera problem med vattenföroreningar. Ett av de mest allvarliga och vanligaste problemen beror på anrikning av vatten med växtnäringsämnen som leder till biologisk tillväxt och gör vatten olämpligt för olika användningsområden.

Ytterligare näringsämnen i form av kväve och fosforföreningar från gödselmedel, avloppsvatten, rengöringsmedel och animaliskt avfall ökar tillväxten hos vattenlevande växter och alger. Den överdrivna tillväxten av alger och andra vattenväxter på grund av tillsatt näringsämne kallas övergödning. Detta resulterar i hög biologisk produktivitet i vissa vattenlevande växter, vilket uppenbaras i form av blomningar.

Detta gör vattnet syrebrist på grund av nedbrytning av organiskt material i vattenkroppar som påverkar andra organismer negativt. Alger och större vattenväxter kan störa användningen av vatten genom att täppa till vatteninloppsrör, ändra smak och lukt av vatten och orsaka uppbyggnad av organiskt material på botten. När detta organiska ämne försvinner minskar syrehalten; i sista hand fiskar och vissa andra vattenlevande arter kan dö.

Weber (1907) studerade de nordtyska torvmossarna och märkte att de övre skikten innehöll mer näringsämnen i övre sjöslaget jämfört med de lägre. Han använde termen eutrofisk (rik på näringsämnen) och oligotrofiska (fattiga i näringsämnen) för att skilja mellan de två skikten. Användningen av dessa termer i limnologi gjordes för första gången av Naumann (1919).

Enligt dagens koncept för eutrofiering:

(i) Anrikning av vatten med växtnäringsämnen ökar tillväxten av fytoplankton men bör inte betraktas som det enda kriteriet för eutrofiering eftersom andra förhållanden som ljus, temperatur och andra tillväxtfaktorer kan också begränsa tillväxten.

ii) Vattnets trofé (mängd organisk materialförbrukning per enhetareal per tidsenhet) kan inte jämställas med näringsämnen och det kan inte definieras av algtäthet och biomassa eftersom det också innehåller produktion (Findenegg, 1955).

iii) Det mest tillförlitliga kriteriet för eutrofiering är ökningen i fytoplanktonproduktiviteten.

iv) Det föreslås också att termen eutrofiering endast ska tillämpas på autotrofisk produktion medan för allotropa sjöar där huvudleveransen av organiskt material på annat sätt används termen dystrofa sjöar.

Eutrophication process:

Eutrofiering är naturligt fenomen, vilket accelereras av ökad näringstillförsel genom mänskliga aktiviteter. Även om eutrofieringsprocessen sätts in så snart sjöarna bildas men näringsvärdet för näringsämnen på naturligt sätt är ganska långsamt (dvs. naturlig eutrofiering).

När sjöarna härstammar är de i oligotrofiska tillstånd och de har endast begränsad och otillräcklig mängd näringsämnen för att producera någon signifikant algstillväxt. De enda källorna till näringsämnen är naturliga avrinningar, fall av torkade växtdelar från omgivande vegetation, nederbörd och nedbrytning av biologisk produktion efter döden. Eutrofieringsprocessen börjar när näringsämnena från utsidan börjar in i sjön. När algerna dör och sönderdelas blir näringsämnena som är låsta i sina kroppar tillgängliga för frisk algstillväxt.

Under varje cykel ökar näringsämnena gradvis i sjöar och efter en gång upprätthåller cykling av näringsämnen inte en balans mellan tillsats och sönderdelning med det resultat att en allt större organisk substans i sjön slutligen deponeras i botten.

Detta leder till bildandet av träskmossor, kärr och slutligen vattenkroppen försvinner. Det här är anledningen till att eutrofieringsprocessen kallas för åldring av sjöar. Det är således uppenbart att med framsteg av eutrofiering får allt fler näringsämnen till kroppen av vatten och i slutändan är näringscykeln inte i stånd att upprätthålla jämvikt mellan tillsats och sönderdelning.

Eutrofieringens hastighet beror på näringsämnenas tillförselhastighet liksom på andra faktorer som klimat etc. Generellt är eutrofieringshastigheten hög i varmt klimat som främjar näringsutnyttjande och algstillväxt i jämförelse med hastigheten i kallt och tempererat klimat . Eutrofieringskatorns hastighet saktar ned med tiden på grund av minskad ljuspenetration, som salt ökar grumligheten och därmed fallande primärproduktion.

Effekter av eutrofiering:

När det finns en avvägning från balans mellan fotosyntes (P) och andning (R) indikerar det föroreningar. Vid jämvikt (P = R) finns det ingen förändring i vattenets kemiska och biologiska sammansättning; ett tillstånd som finns i oförorenat vatten, utan tillförsel av näringsämnen från utsidan. När fotosyntes överskrider andningsaktiviteten indikerar det att eutrofiering av vattenkroppar. Det kännetecknas av en progressiv ökning av alger som leder till organisk överbelastning.

I djupa sjöar balanseras excusiv produktion vid sjöytan (P >> R) av saprofytiska förhållanden längst ner (R >> P) när andningen överskrider fotosyntesen, den upplösta O2 blir uttömd tvinga reduktion av flera oxiderade kemikalier som NO ₃ ^-, SO ₄ ^-2 och CO ₂ till N ₂, NH ₄ ⁺, H ₂ S och CH ₄ som producerar smutsig lukt och är skadliga för flera vattenlevande arter. Poole et al. (1978) har rapporterat 11 mg per liter som dödlig koncentration 50% (LC 50) för H ₂ S för vissa vattenlevande organismer.

Eutrofiering inducerar många fysiska och kemiska förändringar i vatten som medför förändringar i flora och fauna. Många önskvärda arter inklusive fiskar ersätts av oönskade. Det finns en algföljd och blågröna alger blir dominerande, många av dem som Microcystis, Anabaena, Oscillatoria producerar blomningar. Alger som Chlorella, Scenedesmus kan också bilda blomningar. Spirogyra, Cladophora, Zygnema och många andra trådformiga gröna alger kan bilda flytande matta på ytan av vatten. Dessa algblomningar och tjock matta minskar intensiteten av ljuset under ytan.

Eutrofiering leder till förändringar i egenskaperna hos bottensediment. Uppsamling av organiskt material påverkar det bentiska samhället. Algblomningar påverkar vattenkroppens rekreationsvärde. Algernas död och förfall producerar otäcka lukt och smak i vatten. Algskummet kontrollerar syrepenetrationen i vatten och kan döda fiskarna och andra organismer. I början av algtillväxt produceras tillräckligt med syre, men när algenblommorna dör, blir vattnet bristfälligt i O2 eftersom syreproduktionen är reducerad och förbrukningen ökar på grund av sönderdelning av döda alger med aeroba bakterier. Nedgången i upplösningen av O2 i vatten kan orsaka dödligheten hos fiskar och andra vattenlevande organismer.

Algenblommorna orsakar missfärgning av vatten. De övergripande effekterna av eutrofiering gör vattnet olämpligt för konsumtion och olika andra ändamål. Dessutom uppblåses kostnaden för behandling av vatten också.

Vattenkvalitet:

Utvärderingen av vattenkvaliteten görs med avseende på flera parametrar såsom alkalinitet, upplöst syre. Biokemisk syreförbrukning (5 dagar), antal koliforma bakterier, färg, hårdhet, lukt, pH, salthalt, temperatur, totala fasta ämnen, grumlighet, salter-klorider, fluondiner, nitrater, fosfater och sulfater, närvaron av spårämnen som Al, As, Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn och B, pesticider och radioaktivitet. Bland dessa egenskaper är mängden upplöst syre, biokemisk syreförbrukning och totala koliformtal goda indikatorer på vattenkvaliteten.

Dessa diskuteras kortfattat här nedan:

Upplöst syre:

Det är ett mått på vattenets förmåga att stödja ett välbalanserat vattenlevande liv. Tillräcklig mängd upplöst syre i en vattenkropp medför snabb mikrobiell nedbrytning av organiskt avfall. Biokemisk oxidation av ammoniak till nitrat i naturligt vatten kräver upplöst syre. Otillräcklig mängd upplöst syre i vatten påverkar den mikrobiella sönderdelningen negativt och metan frigörs istället för CO2, odourösa aminer är resultatet av kväve istället för nr ₃ och NH3 och smutsiga H2S-gas bildas från svavel istället för SO2.

Biologisk eller biokemisk syrebehov (BOD):

Det vanligaste indexet för vattenföroreningar är biokemisk syreförbrukning (BOD) som refererar till den mängd syre som krävs av bakterier för att sönderdela det organiska avfallet aerobiskt till CO2 och vatten. BOD-testet mäter normalt mängden syre som används under de första fem dagarna av aerob mikrobiell sönderdelning i en viss volym avflöde vid 20 ° C. Detta kallas också BOD ₅ .

Således betyder 100 ppm BOD 100 mg syre förbrukad med en liter provprov över 5 dagar vid 20 ° C. Inhemskt avloppsvatten har vanligtvis BOD5 på cirka 200 milligram syre per liter och för industriellt avfall BOD kan vara omkring tusen mg per liter. BOD av 0, 17 pund eller 77 g kallas också befolkningsekvivalent, vilket är ungefär lika med kraven på hushållsavfall med en procent koncentration.

Kapaciteten hos avloppsreningsverket mäts vanligtvis i förhållande till befolkningsekvivalenter per dag. Förorening av vatten genom avloppsvatten är den främsta orsaken till vattenburna sjukdomar, t.ex. kolera, tyfoid, paratyphoid feber, dysenteri och infektiv hepatit.

Totala koliformtal. BOD ger ett grovt mått på vattenkvaliteten. Det anger inte noggrant risken för sjukdom. För detta ändamål krävs mer specifika parametrar. En av de vanligaste parametrarna är antalet koliforma tarmbakterier, särskilt Escherichia coli i avföring per volym vatten. Även om koliforma bakterier är ofarliga, indikerar deras närvaro i stort antal att patogena bakterier kan vara närvarande i provet.

Vattenkvaliteten på flodvatten övervakas vid 480 stationer under olika program som MINARS (Övervakning av indiska nationella vattenbruksmedel), GEMS (Global Environmental Monitoring Systems) och GAP (Ganga Action Plan). Antalet stationer under MINARS-programmen som inleddes 1979 ökade gradvis och för närvarande är antalet stationer 260.

Ett antal fysiska, kemiska, biologiska och bakteriologiska parametrar beaktas under programmet för bestämning av vattenkvaliteten, men viktiga är DO, BOD och TC (Total coliformtal).

De olika kategorierna av vatten som svar på kvalitet och deras användningsområden är följande:

Klass A-Dricksvattenkälla utan konventionella bakterier i vatten.

Upplöst syre mer än 5 mg / liter, TC mindre än 50/100 ml.

Klass B - Vatten för bad, simning och fritidsbruk, DO> 4 mg / liter och TC <500/100 ml.

Klass C- Dricksvattenkälla efter konventionell behandling.

Klass D- Vatten för djurliv, fiske etc. DO> 4 och TC <500/100 ml.

Klass E-Vatten för bevattning, industriell kylning, inget fiske, simning eller drickning. D O.> 3 mg / däck.