¿Qué contaminantes están presentes en las plantas de tratamiento de aguas residuales?

Las aguas residuales domésticas, las aguas residuales de granjas ganaderas y avícolas y las aguas residuales vertidas por las industrias de curtido, fregado de lana, mataderos y hospitales a menudo contienen una variedad de patógenos, como virus, bacterias, parásitos, etc. Los patógenos que contaminan el agua pueden propagar enfermedades como la esquistosomiasis, el cólera, la fiebre tifoidea, la disentería y la hepatitis viral. Algunas plagas epidémicas de la historia se transmitieron por el agua. Por ejemplo, hubo dos epidemias de cólera en Gran Bretaña en 1848 y 1854, con más de 10.000 muertes, y en 1892, más de 750 personas murieron durante la epidemia de cólera en Hamburgo, Alemania, ambas causadas por la contaminación del agua.

En los cuerpos de agua contaminados por patógenos, los microorganismos se multiplican en grandes cantidades, incluidas bacterias patógenas, huevos patógenos y virus. A menudo interactúan con otras bacterias y E. coli, por lo que el número total de bacterias y E. coli. El índice generalmente se especifica. El valor numérico del recuento bacteriano es un indicador directo de la contaminación por patógenos. Las características de la contaminación por patógenos son (1) gran cantidad; (2) amplia distribución; (3) largo tiempo de supervivencia; (4) fácil desarrollo de resistencia a los medicamentos y difícil de eliminar (6) a través de métodos secundarios tradicionales; métodos bioquímicos Después del tratamiento de aguas residuales y la desinfección con cloro, algunos microorganismos y virus patógenos aún pueden sobrevivir en grandes cantidades. Los tratamientos ordinarios de coagulación, sedimentación, filtración y desinfección pueden eliminar más del 99% de los virus en el agua. Si la turbidez del efluente es superior a 0,5 grados, los virus aún penetrarán. Los contaminantes patógenos pueden ingresar a los cuerpos de agua de diversas maneras y, una vez que las condiciones son adecuadas, pueden causar enfermedades humanas.

●¿Contaminantes que consumen oxígeno?

Las aguas residuales industriales, como las domésticas, las de procesamiento de alimentos y de fabricación de papel, contienen carbohidratos, proteínas, aceites, lignina y otras sustancias orgánicas. Estas sustancias existen en las aguas residuales en estado suspendido o disuelto y pueden descomponerse por la acción bioquímica de microorganismos. El oxígeno se consume durante el proceso de descomposición y, por lo tanto, se denomina contaminante consumidor de oxígeno. Estos contaminantes reducirán el oxígeno disuelto en el agua y afectarán el crecimiento de los peces y otros organismos acuáticos. Cuando se agota el oxígeno disuelto en el agua, la materia orgánica sufrirá una descomposición anaeróbica, produciendo olores desagradables como sulfuro de hidrógeno, amoníaco y mercaptanos, deteriorando aún más la calidad del agua. La materia orgánica en el cuerpo de agua es muy compleja. La concentración de materia orgánica consumidora de oxígeno se expresa comúnmente por la cantidad de oxígeno consumido en el proceso de descomposición bioquímica de sustancias consumidoras de oxígeno por unidad de volumen de cuerpo de agua, es decir, oxígeno bioquímico. demanda (DBO). Generalmente expresado como demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) a 20°C durante 5 días.

● ¿Nutrintes vegetales?

Los nutrientes vegetales se refieren principalmente a sustancias como el nitrógeno y el fósforo que pueden estimular el crecimiento de algas y plantas acuáticas, interferir con la purificación del agua y aumentar la DBO5. El daño causado por la "eutrofización" causada por el exceso de nutrientes en los cuerpos de agua en los lagos y cuerpos de agua de flujo lento se ha convertido en un problema grave para la conservación del agua.

La eutrofización significa que, bajo la influencia de las actividades humanas, el nitrógeno biológico, el fósforo y otros nutrientes ingresan a cuerpos de agua de flujo lento, como lagos, estuarios y bahías, lo que provoca que las algas y otro plancton crezcan rápidamente, y el El cuerpo de agua se disuelve. Los niveles de oxígeno disminuyen, la calidad del agua se deteriora y los peces y otros organismos mueren en grandes cantidades. En condiciones naturales, los lagos también pasarán de un estado pobre en nutrientes a un estado rico en nutrientes a medida que aumentan los sedimentos, convirtiéndose primero en pantanos y luego en tierra. Este proceso natural es muy lento y a menudo tarda miles o incluso decenas de miles de años. La eutrofización de masas de agua causada por aguas residuales industriales y domésticas que contienen nutrientes vertidas artificialmente puede producirse en un corto período de tiempo.

Los nutrientes vegetales proceden de una amplia gama de fuentes, incluidas las aguas residuales domésticas (materia orgánica, detergentes), la agricultura (fertilizantes químicos, estiércol de corral), las aguas residuales industriales, la basura, etc. El fósforo de las aguas residuales domésticas proviene principalmente de las aguas residuales del lavado, mientras que entre el 50 y el 80% del fertilizante de las tierras agrícolas desemboca en ríos, lagos, océanos y cuerpos de agua subterráneos. Los niveles de fósforo y nitrógeno (especialmente fósforo) en las aguas naturales controlan en cierta medida el crecimiento del plancton. Cuando se vierte una gran cantidad de nutrientes vegetales de nitrógeno y fósforo en el cuerpo de agua, ciertos organismos (como las algas) se reproducirán y crecerán rápidamente, y el ciclo de crecimiento se acortará. Después de que las algas y otros plancton mueren, son descompuestos por organismos aeróbicos, que consumen continuamente oxígeno disuelto en el agua, o son descompuestos por microorganismos anaeróbicos, que producen continuamente sulfuro de hidrógeno y otros gases, empeorando la calidad del agua y provocando la muerte de un gran número de peces y otros organismos acuáticos.

El nitrógeno, el fósforo y otros nutrientes que necesitan los organismos que quedan durante el proceso de descomposición de las algas y otros plancton se liberan en el agua para que los utilicen nuevas generaciones de algas y otros organismos. Por lo tanto, después de que el cuerpo de agua se vuelve eutrófico, incluso si se corta la fuente de nutrientes externos, será difícil purificarse y volver a los niveles normales. Cuando la eutrofización de las masas de agua es grave, los lagos se llenarán de sedimentos debido a algunas plantas vigorosas y sus residuos, se convertirán en pantanos o incluso se secarán. En las zonas marítimas locales pueden producirse fenómenos del "Mar Muerto" o de la "marea roja".

El contenido de nitrógeno y fósforo, la productividad (O2) y la clorofila-α se utilizan habitualmente como indicadores del grado de eutrofización de las masas de agua. La Tabla 3-7 es un indicador del grado de eutrofización de cuerpos de agua basado en fósforo total y nitrógeno inorgánico. Para prevenir la eutrofización de las masas de agua, es necesario controlar la cantidad de nitrógeno y fósforo que ingresan a las masas de agua.

●Contaminantes tóxicos

Los contaminantes tóxicos son aquellos que ingresan al organismo y se acumulan hasta una determinada cantidad, lo que puede provocar cambios funcionales bioquímicos y fisiológicos en los líquidos y tejidos corporales, provocando cambios funcionales temporales o persistentes. patología, e incluso sustancias potencialmente mortales. Como metales pesados ​​y contaminantes orgánicos de difícil descomposición. La toxicidad de los contaminantes está estrechamente relacionada con la cantidad ingerida en el cuerpo humano. La toxicidad de un mismo contaminante también está estrechamente relacionada con la forma en que existe. Diferentes valencias o formas tendrán una toxicidad muy diferente. Por ejemplo, el cromo hexavalente es más tóxico que el cromo trivalente; el arsénico trivalente es más tóxico que el arsénico pentavalente y es mucho más tóxico que el mercurio inorgánico. Además, la toxicidad de los contaminantes está estrechamente relacionada con una variedad de efectos integrales. Desde la perspectiva de la toxicología tradicional, los contaminantes tóxicos tienen tres efectos integrales en los organismos: (1) Efecto aditivo, es decir, dos o más contaminantes tóxicos, el efecto total es aproximadamente la suma de los efectos de cada componente. (2) Efecto sinérgico, es decir, cuando hay dos o más venenos presentes, un componente puede provocar un fuerte aumento en la toxicidad del otro componente. Por ejemplo, cuando están presentes cobre y zinc, su toxicidad es 8 veces mayor que cuando existen solos. (3) Antagonismo Cuando existen dos o más toxinas, su toxicidad puede compensar parte o la mayoría de ellas. Por ejemplo, el zinc puede inhibir la toxicidad del cadmio; el selenio puede tener un efecto antagónico sobre el mercurio en determinadas condiciones. En resumen, además de considerar el contenido de contaminantes tóxicos, también debemos considerar su forma de existencia y sus efectos integrales, para comprender completamente el impacto de los contaminantes en la calidad del agua y la salud humana.

Los contaminantes tóxicos incluyen principalmente las siguientes categorías: (1) Metales pesados. Como mercurio, cadmio, cromo, plomo, vanadio, cobalto, bario, etc. Entre ellos, el mercurio, el cadmio y el plomo son más dañinos, el arsénico y el berilio también son más tóxicos. Los metales pesados ​​generalmente no desaparecen fácilmente en la naturaleza y pueden enriquecerse a través de la cadena alimentaria. Además de actuar directamente sobre el cuerpo humano para causar enfermedades, algunos metales también pueden promover la aparición de enfermedades crónicas. (2) Aniones inorgánicos, principalmente iones NO2-, F-, CN-. El NO2- es cancerígeno. La sustancia altamente tóxica cianuro proviene principalmente de vertidos de aguas residuales industriales. (3) Plaguicidas orgánicos y bifenilos policlorados. Actualmente, existen alrededor de 6.000 pesticidas orgánicos en el mundo, y alrededor de 200 se utilizan comúnmente. Los pesticidas se rocían en tierras de cultivo y penetran en los cuerpos de agua mediante lixiviación y otros efectos, provocando contaminación. Los pesticidas orgánicos se pueden dividir en pesticidas organofosforados y pesticidas organoclorados. Aunque los pesticidas organofosforados son altamente tóxicos, generalmente son fáciles de degradar y tienen un bajo potencial de acumulación, por lo que su impacto en el ecosistema no es obvio, mientras que la gran mayoría de los pesticidas organoclorados son altamente tóxicos, difícilmente se degradan, tienen un alto potencial de acumulación y tienen un alto potencial de acumulación. un impacto significativo en el ecosistema. Los bifenilos policlorados (PCB) son el nombre general de una mezcla de isómeros que se forman después de que algunos o todos los hidrógenos de las moléculas de bifenilo se reemplazan por cloro.

Los bifenilos policlorados son altamente tóxicos, altamente liposolubles, fácilmente absorbidos por los organismos, muy estables en sus propiedades químicas, difíciles de reaccionar con ácidos, álcalis, oxidantes, etc., y tienen una alta resistencia al calor. Puede descomponerse completamente a una temperatura alta de ~1400 °C, por lo que es difícil degradarse en el agua y en organismos vivos. (4) Carcinógenos. Los carcinógenos se dividen en tres categorías: hidrocarburos aromáticos condensados ​​(PAH), como el 3,4-benzopireno, etc.; compuestos heterocíclicos, como las aflatoxinas, etc.; (5) Materia orgánica general. Por ejemplo, existen más de 2.000 tipos de compuestos fenólicos, el más simple de los cuales es el fenol, que es muy tóxico; los compuestos de nitrilo también lo son, entre los cuales el acrilonitrilo es el que más preocupa por su impacto en el medio ambiente.

● ¿Contaminantes del petróleo?

La contaminación por hidrocarburos es una de las más importantes del agua, especialmente en estuarios y aguas costeras.

Se estima que cada año se vierten en el océano de millones a decenas de millones de toneladas de petróleo, lo que representa alrededor de cinco milésimas de la producción total de petróleo del mundo. Los contaminantes del petróleo provienen principalmente de emisiones industriales, limpieza de cabinas de petroleros, piezas y accidentes de máquinas, exploración petrolera en alta mar, etc., todos los cuales causan contaminación por petróleo. Los accidentes de petroleros son fuentes concentradas de contaminación explosiva y sus daños son devastadores.

El petróleo es una mezcla de alcanos, alquenos e hidrocarburos aromáticos, que pueden provocar muchos peligros al entrar en cuerpos de agua. Si se forma una película de aceite en la superficie del agua, puede dificultar la reoxigenación del cuerpo de agua. El aceite puede adherirse a las branquias de los peces y asfixiarlos; si se adhiere a las algas y al plancton, puede provocar su muerte; El aceite inhibirá la puesta de huevos y la eclosión de las aves acuáticas y, en casos graves, provocará la muerte masiva de aves. La contaminación por petróleo también reduce la calidad de los productos acuáticos.

● ¿Contaminantes radiactivos?

La contaminación radiactiva es causada por la entrada de materiales radiactivos en cuerpos de agua. Los contaminantes radiactivos provienen principalmente del agua de refrigeración descargada por las centrales nucleares, los desechos radiactivos arrojados al océano, la lluvia radiactiva de explosiones nucleares que caen en cuerpos de agua y el combustible nuclear filtrado por accidentes de barcos de propulsión nuclear durante la minería, el refinado y el uso de materiales radiactivos; , si no se maneja adecuadamente, también causará contaminación radiactiva. Los contaminantes radiactivos en los cuerpos de agua pueden adherirse a la superficie de los organismos vivos o ingresar y acumularse en los organismos vivos. También pueden causar exposición interna a los humanos a través de la cadena alimentaria.

Los elementos radiactivos naturales del agua incluyen principalmente 40K, 238U, 286Ra, 210Po, 14C, tritio, etc. Actualmente, el 90Sr y el 137C se pueden medir en casi todas las zonas marítimas del mundo.

●Contaminantes inorgánicos ácidos, alcalinos y sal

Diversos ácidos, álcalis, sales y otras sustancias inorgánicas ingresan al cuerpo de agua (los ácidos y los álcalis se neutralizan para formar sales, que interactúan con el agua cuerpo Ciertos minerales en el agua forman ciertas sales), lo que aumenta la mineralización de los recursos de agua dulce y afecta la calidad del agua de varios cuerpos de agua. La contaminación por sal proviene principalmente de aguas residuales domésticas, aguas residuales industriales y mineras y algunas aguas residuales industriales. Además, a medida que la escala de la lluvia ácida continúa ampliándose, se produce la acidificación del suelo y aumenta la salinidad del agua subterránea.

El aumento de sales inorgánicas en la masa de agua aumentará la presión osmótica del agua, lo que afectará negativamente al crecimiento de los organismos y plantas de agua dulce. En zonas salinizadas, la sal en las aguas superficiales y subterráneas tiene un mayor impacto en la calidad del suelo.

● Contaminación térmica

La contaminación térmica es un tipo de contaminación energética y es causada por empresas industriales y mineras que vierten aguas residuales a alta temperatura en cuerpos de agua. Si el agua de refrigeración de algunas centrales térmicas y de diversos procesos de producción industrial se vierte directamente en la masa de agua sin tomar medidas, la temperatura del agua aumentará, se acelerará la velocidad de las reacciones químicas y bioquímicas en el agua y se producirán ciertas sustancias tóxicas. (como cianuro, iones de metales pesados, etc.) aumenta, lo que reduce el oxígeno disuelto, afecta la supervivencia y reproducción de los peces, acelera la reproducción de ciertas bacterias, promueve la fermentación anaeróbica de las plantas acuáticas y produce olor.

Existe un rango de temperatura del agua óptimo para el crecimiento de los peces. Las temperaturas del agua demasiado altas o demasiado bajas no son adecuadas para el crecimiento de los peces e incluso pueden provocar la muerte de los peces. Los diferentes peces tienen diferente adaptabilidad a la temperatura del agua. Por ejemplo, los peces tropicales son adecuados para temperaturas del agua de 15 a 32 °C, los peces de zonas templadas son adecuados para temperaturas del agua de 10 a 22 °C y los peces boreales son adecuados para temperaturas del agua de 2 a 10 °C. Otro ejemplo es que aunque las truchas viven en agua a 24°C, su temperatura de reproducción es inferior a 14°C. El límite superior de temperatura del agua en el que generalmente pueden vivir los organismos acuáticos es de 33 a 35 grados centígrados.

Además de los ocho tipos de contaminantes mencionados anteriormente, el principal daño al medio acuático causado por tensioactivos como los detergentes es provocar espuma en el cuerpo de agua, dificultar el contacto entre el aire y el agua y reducir el oxígeno disuelto. Al mismo tiempo, debido a la degradación bioquímica de la materia orgánica en el agua, la degradación agota el oxígeno disuelto en el agua y provoca hipoxia en el agua. Las altas concentraciones de tensioactivos son altamente tóxicas para los microorganismos.

Hay muchos ejemplos de contaminación del agua. Por ejemplo, hay muchas fábricas a ambos lados del Gran Canal Beijing-Hangzhou (sección Hangzhou) todos los días se vierte una gran cantidad de aguas residuales en el canal. provocando que los sólidos en suspensión, la materia orgánica y los metales pesados ​​(Zn, Cd, Pb, Cu, etc.) y fenol, cianuro, etc., excedan con creces el estándar para las aguas subterráneas, algunos excediendo decenas de veces, provocando que el cuerpo de agua se encuentre en un estado de reducción anaeróbica, negro y maloliente, los peces y camarones desaparecen y no se pueden utilizar para uso doméstico, agrícola, etc. este cuerpo de agua no se puede utilizar para fines domésticos y agrícolas;

No se puede utilizar para fines domésticos y agrícolas; la masa de agua tiene una capacidad deficiente de autopurificación. Si no se trata y se controlan las fuentes de contaminación, la contaminación del agua se expandirá aún más.

Los contaminantes del medio acuático generalmente se pueden dividir en dos categorías: contaminantes inorgánicos y contaminantes orgánicos. En la química ambiental acuática, los contaminantes importantes más estudiados son los metales pesados ​​y la materia orgánica. La investigación sobre la química de la contaminación del agua en mi país comenzó en la década de 1970, a partir de metales pesados, materia orgánica que consume oxígeno, DDT, 666 y otros contaminantes por pesticidas, el enfoque de la investigación se ha desplazado a los contaminantes orgánicos, especialmente la materia orgánica refractaria, debido a su período de retención en. El medio ambiente se transfiere y acumula (enriquece) durante mucho tiempo y fácilmente a lo largo de la cadena alimentaria (red), lo que amenaza el crecimiento biológico y la salud humana, por lo que ha atraído cada vez más atención. Este capítulo introduce principalmente el comportamiento químico ambiental de metales pesados ​​y contaminantes orgánicos en la migración y transformación de cuerpos de agua.