Das Problem der Wasserversorgung (mit Diagramm)
Versorgung mit Trinkwasser:
Die Hauptquellen der Trinkwasserversorgung in den Städten sind Flüsse, Seen und Bäche. Wasser aus solchen Quellen wird gereinigt oder verunreinigt und keimfrei gemacht, bevor es für Trink- und andere Haushaltszwecke zugeführt wird.
Um das Rohwasser sauber und schadstofffrei zu machen, werden die folgenden drei Schritte ausgeführt:
(i) Sedimentation
(ii) Filtration
(iii) Chlorierung
(i) Sedimentation
Bei diesem Verfahren werden Alaun, Aluminiumsulfat oder Eisensulfat mit dem aus Seen oder Flüssen gezogenen Rohwasser in den Mischbehälter gemischt, die mit gelösten und suspendierten Substanzen geleeartige Flocken bilden. Mit Flockungsmitteln vermischtes Wasser kann in den Flockungsbehälter fließen, wo sich die Flocken zusammen mit suspendierten Bodenteilchen, anderen Fremdstoffen und Mikroben am Boden ansiedeln.
(ii) Filtration:
Nach dem Ausfällen der Flocken kann reines Wasser durch spezielle Filtertypen geleitet werden, um die Mikroorganismen daraus zu entfernen. Zu diesem Zweck kann Wasser durch mehrere abwechselnd übereinandergelagerte Sand- und Kiesschichten hindurch sickern.
(iii) Chlorierung
Wasser nach dem Alterungsprozess wird einer Chlorbehandlung unterzogen. Bei diesem Verfahren wird Chlorgas durch Wasser geleitet, das als starkes Oxidationsmittel einen schnellen Abbau organischer Substanzen bewirkt und gleichzeitig die restlichen Bakterien abtötet. Das so gewonnene Wasser wird der Öffentlichkeit zum Trinken und für andere häusliche Zwecke zur Verfügung gestellt.
Abwasserentsorgung:
Die Abwasserbehandlung zielt hauptsächlich auf die Beseitigung fester Abfälle und deren Abbau und Umwandlung in einfache anorganische Substanzen durch mikrobielle Aktivitäten ab.
Zur Entsorgung von Abwasser werden folgende Methoden eingesetzt:
1. Einweichen von Gruben
2. Klärgrube
3. Kommunale Abwasserentsorgungsanlagen.
1. Einweichgruben:
Bei diesem Verfahren wird ein großer perforierter unterirdischer Tank aus Beton und Zement verwendet (Abb. 13.6). Das Abwasser wird durch ein Rohr in den Tank eingeleitet. Abwasser aus dem Tank tritt durch die Löcher aus und dringt in den Boden ein. Die festen Abfälle werden von Mikroorganismen im Tank zersetzt.
2. Klärgrube:
Bei diesem Verfahren wird das Abwasser aus dem Haus durch Rohre in unterirdische Klärgruben eingeleitet. Die feste Fraktion des Abwassers setzt sich am Boden des Abwassertanks ab und fließt in die im oberen Teil des Tanks angebrachten Verteilerrohre, die schließlich in das Feld abfließen (Abb. 13.7). Die am Boden gesammelte feste Fraktion des Abwassers wird durch Mikroben schnell abgebaut.
3. Kommunale Abwasserentsorgungsanlagen:
Die Behandlung und Entsorgung von Abwasser in großen Städten umfasst die folgenden drei Schritte:
(i) Hauptbehandlung:
Zur Grundbehandlung wird das Abwasser durch Rohre in die großen offenen Tanks geleitet. Die feste Fraktion des Abwassers setzt sich am Boden der Tanks ab, wird durch das Rohrsystem in den aeroben Faulbehälter entleert und zersetzt. Die wässrige Fraktion des Abwassers aus den primären Absetzbecken wird in den sekundären Absetzbehälter abgelassen und mit Aluminiumsulfat oder Eisensulfat gemischt, wodurch geleeartige Flocken gebildet werden. Die Flocken bilden sich zusammen mit Mikroorganismen und suspendierten Feststoffpartikeln in Form von Schlamm am Boden des Tanks, der dann durch Rohre in die aeroben Faulbehälter geleitet wird. (Fig. 13.8).
(ii) sekundäre Behandlung:
Die wässrige Fraktion des Abwassers, die Bakterien und andere Mikroben sowie gelöste organische Abfälle enthält, wird in den sekundären Absetzbehältern gesammelt und ein Luftstrom unter Druck wird durch die Fraktion geleitet, um die mikrobielle Zersetzung gelöster organischer Abfälle zu fördern. Nach einiger Zeit wird die Fraktion durch Sandfilter geleitet, um Mikroben zu entfernen. Das saubere Wasser kann dann in die Flüsse und Ozeane fließen
Die in den Faulbehälter beförderten festen Abfälle und Schlämme werden von aeroben Bakterien angegriffen und zersetzt. Die Zersetzung von Abfällen führt zur Bildung von NH 3, Methan, Schwefelwasserstoffgasen, die für verschiedene industrielle Zwecke gesammelt werden.
(iii) Tertiärbehandlung:
In den Städten, die mit akuter Wasserknappheit konfrontiert sind, wird das nach der Sekundärbehandlung erhaltene klare Wasser einer Chlorierung unterzogen und nach ordnungsgemäßem Test für Haushaltszwecke. Nach einer Schätzung des Zentralen Ausschusses für Umweltverschmutzungskontrollen betrug die gesamte Abwasserproduktion aus städtischen Gebieten in Indien im Jahr 1997 etwa 30.000 Milliarden Liter pro Tag, und die derzeitige gesamte Kläranlage reicht für 10 Prozent der gesamten Abwassererzeugung kaum aus.
Obwohl die Entwässerungs- und Abwasserentsorgungsanlagen in städtischen Gebieten inzwischen zugenommen haben, reichen die bestehenden Anlagen nicht für die Entsorgung des gesamten Abwassers aus. Die Abwasserbehandlungsprogramme sind wegen unzureichender Wartung, unsachgemäßer Gestaltung von Aufbereitungsanlagen und nichttechnischem und nicht qualifiziertem Ansatz nicht vollständig erfolgreich. Der Abwasserbehandlungsplan im Ganga-Aktionsplan zwischen 1980 und 1990 ist aus den oben genannten Gründen vollständig gescheitert. Aufgrund schlechter Einrichtungen der Abwasser- und Abwasserbehandlung gelangen die meisten Schadstoffe in das Grundwasser, in Flüsse und andere Gewässer.
In einigen Gegenden Indiens sind die Dorfbewohner immer noch auf Trinkwasser aus natürlichen Wasserreservoirs angewiesen und haben viele Probleme, die unten beschrieben werden:
1. Trinkwasser ist mit Schadstoffen beladen.
2. Wasser enthält Krankheitserreger der Cholera, Typhus und eine Reihe von Hautkrankheiten.
3. In einigen Gebieten ist Wasser stark salzig und enthält Fluoride oder andere toxische Elemente.
Auch in einigen Stadtgebieten ist die Versorgung mit reinem Trinkwasser ein großes Problem geworden. Nach einer Schätzung der Weltbank (1998) waren etwa 60 Prozent der Todesfälle in städtischen Gebieten auf wasserbedingte Krankheiten wie Cholera, Dysenterie, Gastroenteritis, Hepatitis usw. zurückzuführen.
Eutrophierung:
Der ständig zunehmende menschliche Druck auf die Wasserkörper aufgrund des demografischen Wachstums, der modernen Technologie und der Landwirtschaft hat zu verschiedenen Problemen der Wasserverschmutzung geführt. Eines der schwerwiegendsten und häufigsten Probleme ist auf die Anreicherung von Gewässern durch Pflanzennährstoffe zurückzuführen, die zu biologischem Wachstum führt und Wasser für verschiedene Zwecke ungeeignet macht.
Zusätzliche Nährstoffe in Form von Stickstoff- und Phosphorverbindungen aus Düngemitteln, Abwässern, Reinigungsmitteln und tierischen Abfällen erhöhen die Wachstumsrate von Wasserpflanzen und Algen. Das übermäßige Wachstum von Algen und anderen Wasserpflanzen aufgrund von Nährstoffen wird Eutrophierung genannt. Dies führt bei bestimmten Wasserpflanzen zu einer hohen biologischen Produktivität, die sich in Form von Blüten äußert.
Dies führt dazu, dass dem Wasser Sauerstoffmangel aufgrund des Abbaus organischer Stoffe in Gewässern entsteht, die andere Organismen beeinträchtigen. Algen und größere Wasserpflanzen können die Verwendung von Wasser beeinträchtigen, indem sie die Wasserzulaufrohre verstopfen, den Geschmack und den Geruch von Wasser verändern und organische Substanzen auf dem Boden ansammeln. Wenn diese organische Substanz abklingt, verringert sich der Sauerstoffgehalt; Letztendlich können Fische und einige andere Arten im Wasser sterben.
Weber (1907) bemerkte beim Studium der norddeutschen Torfmoore, dass die oberen Schichten im Vergleich zu den unteren Schichten mehr Nährstoffe in der oberen Schicht des Sees enthielten. Er benutzte den Begriff eutrophisch (nährstoffreich) und oligotrophisch (nährstoffarm), um zwischen diesen beiden Schichten zu unterscheiden. Die Verwendung dieser Begriffe in der Limnologie wurde erstmals von Naumann (1919) vorgenommen.
Nach dem heutigen Konzept der Eutrophierung:
(i) Die Anreicherung von Wasser mit Pflanzennährstoffen erhöht das Wachstum von Phytoplankton, sollte jedoch nicht als einziges Kriterium für die Eutrophierung angesehen werden, da andere Bedingungen wie Licht, Temperatur und andere Wachstumsfaktoren das Wachstum ebenfalls einschränken können.
(ii) Trophäe von Wasser (Rate der Zufuhr von organischem Material pro Flächeneinheit pro Zeiteinheit) kann nicht mit Nährstoffwerten gleichgesetzt werden und kann nicht durch Algendichte und Biomasse definiert werden, da sie auch die Produktion einbezieht (Findenegg, 1955).
(iii) Das zuverlässigste Kriterium für die Eutrophierung ist die Steigerung der Phytoplankton-Produktivität.
(iv) Es wird auch vorgeschlagen, dass der Begriff Eutrophierung nur für die autotrophe Produktion verwendet werden sollte, während für allotrope Seen, in denen die Hauptversorgung mit organischem Material auf andere Weise erfolgt, der Begriff dystrophische Seen verwendet werden sollte.
Prozess der Eutrophierung:
Eutrophierung ist ein natürliches Phänomen, das durch eine erhöhte Nährstoffversorgung durch menschliche Aktivitäten beschleunigt wird. Der Eutrophierungsprozess setzt zwar ein, sobald die Seen gebildet sind, die Nährstoffeintrittsrate auf natürliche Weise jedoch recht gering ist (dh die natürliche Eutrophierung).
Wenn die Seen ihren Ursprung haben, befinden sie sich im oligotrophen Zustand und haben nur eine begrenzte und unzureichende Menge an Nährstoffen, um ein signifikantes Algenwachstum zu erzeugen. Die einzigen Nährstoffquellen sind natürliches Abfließen, Austrocknen getrockneter Pflanzenteile aus der umgebenden Vegetation, Niederschlag und Abbau der biologischen Produktion nach dem Tod. Der Prozess der Eutrophierung beginnt, wenn die Nährstoffe von außen in den See eindringen. Wenn die Algen absterben und sich zersetzen, stehen die Nährstoffe in ihrem Körper für frisches Algenwachstum zur Verfügung.
Während jedes Zyklus werden die Nährstoffe in Seen progressiv erhöht, und nach einiger Zeit hält das Wechseln der Nährstoffe kein Gleichgewicht zwischen Zugabe und Zersetzung mit dem Ergebnis, dass sich eine ständig wachsende organische Substanz im See am Boden ablagert.
Dies führt zur Bildung von Sümpfen, Sümpfen und schließlich zum Verschwinden des Wasserkörpers. Aus diesem Grund wird der Prozess der Eutrophierung als Alterung von Seen bezeichnet. Es ist somit offensichtlich, dass mit fortschreitender Eutrophierung dem Wasserkörper immer mehr Nährstoffe zugesetzt werden und der Nährstoffkreislauf letztlich nicht in der Lage ist, das Gleichgewicht zwischen Zugabe und Abbau zu erreichen.
Die Geschwindigkeit der Eutrophierung hängt von der Nährstoffzufuhrrate sowie von einigen anderen Faktoren wie Klima usw. ab. Im Allgemeinen ist die Eutrophierungsgeschwindigkeit in heißem Klima hoch, was die Nährstoffnutzung und das Algenwachstum im Vergleich zur Geschwindigkeit in kaltem und gemäßigtem Klima fördert . Die Rate der Eutrophierungskationen verlangsamt sich im Laufe der Zeit aufgrund des verringerten Lichtdurchtritts, da Salz die Trübung erhöht und folglich die Primärproduktion abnimmt.
Auswirkungen der Eutrophierung:
Wenn das Gleichgewicht zwischen Photosynthese (P) und Atmung (R) abweicht, deutet dies auf Verschmutzung hin. Im Gleichgewicht (P = R) ändert sich die chemische und biologische Zusammensetzung des Wassers nicht; ein Zustand, der in nicht verschmutztem Wasser zu finden ist und keine Nährstoffe von außen zuführt. Wenn die Photosynthese die Atmungsaktivität übersteigt, weist dies auf die Eutrophierung von Gewässern hin. Es zeichnet sich durch einen progressiven Algenanstieg aus, der zu einer organischen Überladung führt.
In tiefen Seen wird die ausschließliche Produktion an der Oberfläche von Seen (P >> R) durch saprophytische Bedingungen am Boden (R >> P) ausgeglichen, wenn die Atmung die Photosynthese, das gelöste O 2, übersteigt wird erschöpft und zwingt die Reduktion mehrerer oxidierter Chemikalien wie NO 3 -, SO 4 -2 und CO 2 zu N 2, NH 4 +, H 2 S und CH 4, die einen unangenehmen Geruch verursachen und für verschiedene aquatische Arten schädlich sind. Poole et al. (1978) haben 11 mg pro Liter als letale Konzentration von 50% (LC 50) für H 2 S für einige Wasserorganismen angegeben.
Die Eutrophierung verursacht viele physikalische und chemische Veränderungen in Gewässern, die Veränderungen in Flora und Fauna bewirken. Viele wünschenswerte Arten, einschließlich Fische, werden durch unerwünschte ersetzt. Es gibt eine Algenfolge, und blaue Grünalgen werden dominant. Viele von ihnen wie Microcystis, Anabaena, Oscillatoria produzieren Blüten. Algen wie Chlorella, Scenedesmus können auch Blüten bilden. Spirogyra, Cladophora, Zygnema und viele andere filamentöse grüne Algen können auf der Wasseroberfläche eine Schwimmmatte bilden. Diese Algenblüten und dicken Matten reduzieren die Lichtintensität unter der Oberfläche.
Die Eutrophierung führt zu einer Änderung der Eigenschaften der Bodensedimente. Die Ansammlung von organischem Material beeinflusst die benthische Gemeinschaft. Algenblüten beeinflussen den Erholungswert von Gewässern. Der Tod und der Verfall von Algen erzeugen unangenehme Gerüche und Geschmack im Wasser. Der Algenschaum kontrolliert das Eindringen von Sauerstoff in Wasser und kann Fische und andere Organismen töten. Im Anfangsstadium des Algenwachstums wird genügend Sauerstoff produziert, aber wenn die Algenblüte stirbt, wird das Wasser im O2-Mangel, weil die Sauerstoffproduktion reduziert und der Verbrauch aufgrund der Zersetzung toter Algen durch aerobe Bakterien erhöht wird. Der Abfall des Gehalts an gelöstem O 2 im Wasser kann die Todesursache von Fischen und anderen Wasserorganismen sein.
Die Algenblüten verursachen eine Verfärbung des Wassers. Die Gesamteffekte der Eutrophierung machen das Wasser für den menschlichen Gebrauch und verschiedene andere Zwecke ungeeignet. Außerdem sind die Behandlungskosten für Wasser ebenfalls aufgebläht.
Wasserqualität:
Die Bewertung der Wasserqualität erfolgt anhand verschiedener Parameter wie Alkalität, gelöster Sauerstoff. Biochemischer Sauerstoffbedarf (5 Tage), Anzahl der coliformen Bakterien, Farbe, Härte, Geruch, pH-Wert, Salzgehalt, Temperatur, Gesamtfeststoffe, Trübung, Salz-Chloride, Fluorate, Nitrate, Phosphate und Sulfate, Spurenelemente wie Al, As, Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn und B, Pestizide und Radioaktivität. Unter diesen Eigenschaften sind die Menge an gelöstem Sauerstoff, der biochemische Sauerstoffbedarf und die Gesamtzahl der Coliformen gute Indikatoren für die Wasserqualität.
Diese werden hier kurz unter erläutert:
Gelöster Sauerstoff:
Es ist ein Maß für die Fähigkeit von Wasser, ein ausgewogenes Wasserleben zu unterstützen. Eine ausreichende Menge an gelöstem Sauerstoff in einem Wasserkörper bewirkt einen schnellen mikrobiellen Abbau organischer Abfälle. Die biochemische Oxidation von Ammoniak zu Nitrat in natürlichem Wasser erfordert gelösten Sauerstoff. Eine unzureichende Menge an gelöstem Sauerstoff in Wasser wirkt sich nachteilig auf die mikrobielle Zersetzung aus und Methan wird anstelle von CO 2 freigesetzt, geruchliche Amine entstehen aus Stickstoff anstelle von NO 3 und NH 3 und stinkendes H 2 S-Gas wird aus Schwefel anstelle von SO 2 gebildet .
Biologischer oder biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB):
Der häufigste Index für die Wasserverschmutzung ist der biochemische Sauerstoffbedarf (BOD), der sich auf die Sauerstoffmenge bezieht, die von Bakterien benötigt wird, um die organischen Abfälle aerob zu CO 2 und Wasser zu zersetzen. Der BSB-Test misst normalerweise die Menge an Sauerstoff, die in den ersten fünf Tagen der aeroben mikrobiellen Zersetzung in einem bestimmten Abwasservolumen bei 20 ° C verwendet wurde. Dies wird auch als BSB 5 bezeichnet .
100 ppm BSB bedeutet also 100 mg Sauerstoff, die ein Liter Testprobe über 5 Tage bei 20 ° C verbraucht. Inländische Abwässer haben im Allgemeinen einen BSB5 von etwa 200 Milligramm Sauerstoff pro Liter, und für Industrieabfälle kann der BSB etwa tausend mg pro Liter betragen. BOD von 0, 17 Pfund oder 77 g wird auch als Bevölkerungsäquivalent bezeichnet und entspricht in etwa dem Bedarf an Hausmüll mit einem Prozentgehalt.
Die Kapazität der Abwasserbehandlungsanlage wird im Allgemeinen in Bezug auf Einwohneräquivalente pro Tag gemessen. Die Verschmutzung des Wassers durch Abwasser ist die Hauptursache für durch Wasser übertragene Krankheiten, z. B. Cholera, Typhus, Paratyphus, Dysenterie und infektiöse Hepatitis.
Gesamtzahl der Coliforme BSB gibt ein grobes Maß für die Wasserqualität. Es zeigt das Krankheitsrisiko nicht genau an. Zu diesem Zweck sind spezifischere Parameter erforderlich. Einer der häufigsten Parameter ist die Anzahl der coliformen Darmbakterien, insbesondere Escherichia coli im Kot pro Volumeneinheit Wasser. Obwohl coliforme Bakterien harmlos sind, deutet das Vorhandensein einer großen Anzahl darauf hin, dass pathogene Keime in der Probe vorhanden sein könnten.
Die Wasserqualität des Flusswassers wird an 480 Stationen im Rahmen verschiedener Programme wie MINARS (Überwachung der nationalen Wasserressourcen Indiens), GEMS (Globale Umweltüberwachungssysteme) und GAP (Ganga-Aktionsplan) überwacht. Die Anzahl der Stationen im Rahmen der 1979 gestarteten MINARS-Programme stieg allmählich an, und derzeit liegt die Anzahl der Stationen bei 260.
Im Rahmen des Programms werden eine Reihe von physikalischen, chemischen, biologischen und bakteriologischen Parametern zur Bestimmung der Wasserqualität in Betracht gezogen. Wichtige Parameter sind DO, BOD und TC (Total coliform counts).
Die verschiedenen Wasserkategorien in Abhängigkeit von der Qualität und ihrer jeweiligen Verwendung sind wie folgt:
Klasse A - Trinkwasserquelle ohne herkömmliche Bakterien im Wasser.
Gelöster Sauerstoff mehr als 5 mg / Liter, TC weniger als 50/100 ml.
Klasse B - Wasser zum Baden, Schwimmen und zur Erholung, DO> 4 mg / Liter und TC <500/100 ml.
Klasse C - Trinkwasserquelle nach herkömmlicher Behandlung.
Klasse D - Wasser für Wildtiere, Fischerei usw. DO> 4 und TC <500/100 ml.
Klasse E - Wasser für die Bewässerung, industrielle Kühlung, kein Angeln, Schwimmen oder Trinken. DO> 3 mg / Reifen.
