Problemet med vannforsyning (med diagram)

Tilførsel av drikkevann:

De viktigste kildene til drikkevannforsyning i byene er elver, innsjøer og bekker. Vann fra slike kilder er renset eller gjort forurensningsfritt og bakteriefri før det leveres til drikking og andre innenlandske formål.

For å gjøre råvannet rent og forurensningsfritt, følges de følgende tre trinnene:

(i) sedimentasjon

(ii) filtrering

(iii) klorering

(i) Sedimentasjon:

I denne prosessen blandes alun, aluminiumsulfat eller jernsulfat med råvann trukket fra innsjøer eller elver inn i blandetanken som danner gelélignende floccules med oppløste og suspenderte stoffer. Vann blandet med flocculants får lov til å strømme inn i flokkuleringstanken hvor flockene sammen med suspenderte jordpartikler, andre fremmede materialer og mikrober setter seg i bunnen.

(ii) filtrering:

Etter utfelling av floccules får rent vann passere gjennom spesielle filtertyper for å fjerne mikroorganismer fra den. For dette formål får vann lov til å percolere ned gjennom flere alternerende overlagde lag med sand og grus.

(iii) klorering:

Vann etter endringsprosessen blir utsatt for klorbehandling. I denne prosessen blir klorgass passert gjennom vann som er en sterk oksidasjonsmiddel som forårsaker rask nedbrytning av organiske stoffer og samtidig dreper de resterende bakteriene. Vann som oppnås på denne måten leveres til offentligheten for drikke og andre innenlandske formål.

Kloakkrenseanlegget:

Rensing av kloakk er hovedsakelig ved fjerning av fast avfall og nedbrytning og omdannelse til enkle uorganiske stoffer gjennom mikrobielle aktiviteter.

Følgende metoder brukes til avhending av kloakk:

1. Soaking pits

2. Septiktank

3. Kommunale avløpsanlegg.

1. Soaking pits:

I denne prosessen brukes en stor perforert underjordisk tank bestående av betong og sement (figur 13.6). Avløpet slippes ut i tanken gjennom et rør. Avløpsvann fra tanken kommer ut gjennom hullene og percolates i jorda. Den faste avfallet brytes ned av mikroorganismer inne i tanken.

2. Septiktank:

Ved denne metoden blir kloakk fra huset utslitt til underjordiske septiktanker gjennom rør. Den faste delen av avløpet settes ned i bunnen av septiktanken og fraksjonen strømmer ut i fordelingsrørene som er montert i tankens øvre del og endelig dreneres inn i feltet (figur 13.7). Den faste fraksjonen av kloakk som oppsamles i bunnen, brytes raskt ned av mikrober.

3. Kommunale avløpsanlegg:

Behandling og avhending av kloakk i storbyer innebærer følgende tre trinn:

(i) Primærbehandling:

Ved primærbehandling transporteres kloakkene inn i de store åpne tankene gjennom rør. Den faste fraksjonen av avløpet setter seg ned i bunnen av tankene som dreneres gjennom rørsystemet inn i den aerobiske kokertanken og nedbrytes. Vannfraksjonen av kloakk fra de primære sedimenterte tankene dreneres til sekundær oppsamlingstank og blandes med aluminiumsulfat eller jernsulfat som danner gelélignende flockinger. Flockene sammen med mikroorganismer og suspenderte faste partikler bosetter seg på bunnen av tanken i form av slam som deretter dreneres gjennom rør i de aerobiske kokertankene. (Figur 13.8).

(ii) Sekundær behandling:

Vannfraksjonen av kloakk som inneholder bakterier og andre mikrober samt oppløst organisk avfall samles inn i sekundære sedimentertanker, og luftstrømmen under trykk føres gjennom fraksjonen for å fremme mikrobiel nedbrytning av oppløst organisk avfall. Etter en gang blir brøkdelen passert gjennom sandfiltre for å fjerne mikrober. Det rene vannet får da strømme inn i elver og hav

Den faste avfallet og slammet som transporteres til kokertanken, blir angrepet og dekomponert av aerobic bakterier. Nedbrytningen av avfall resulterer i dannelsen av NH3-, metan-, hydrogensulfidgasser som samles for forskjellige industrielle formål.

(iii) Tertiær behandling:

Byene står overfor noe akutt vannknaphet, det klare vannet som oppnås etter sekundær behandling, blir utsatt for klorering og etter riktig testing som er forsyninger til husholdningsformål. Ifølge et estimat fra Sentralforurensningsstyret var den totale avløpsproduksjonen fra byområdene i India ca 30 000 milliarder liter om dagen i 1997, og dagens anlegg for kloakkavløp er nesten ikke tilstrekkelig for 10 prosent av totalavløpsvannproduksjonen.

Selv om drenerings- og avløpsanleggene nå er økt i byområder, er de eksisterende anleggene ikke tilstrekkelige for avhending av totalt avløpsvann. Avløpsbehandlingsprogrammene er ikke fullt ut vellykkede på grunn av dårlig vedlikehold, feil utforming av behandlingsanlegg og ikke-teknologisk og ufaglært tilnærming. Avløpsbehandlingsplanen under Ganga Handlingsplan mellom 1980 og 1990 feilet helt på grunn av ovennevnte grunner. På grunn av dårlige anlegg for avløpsvannbehandling finner de fleste forurensende stoffer seg i grunnvann, elver og andre vannlegemer.

I noen lommer i India er landsbyboerne fortsatt avhengig av drikkevann på naturlige vannreservoarer og står overfor mange problemer som beskrevet nedenfor:

1. Drikkevann er lastet med forurensende stoffer.

2. Vann inneholder patogener av kolera, tyfus og en rekke hudsykdommer.

3. I enkelte områder er vann meget saltvann og inneholder fluorider eller andre toksiske elementer.

I enkelte byområder har også forsyning av rent drikkevann blitt et stort problem. Ifølge et estimat av Verdensbanken (1998) var omkring 60 prosent dødsfall i urbane områder på grunn av slike vannrelaterte sykdommer som kolera, dysenteri, gastroenteritt, hepatitt etc.

eutrofiering:

Det stadig økende menneskelige presset på vannkomponenter på grunn av demografisk vekst, modemteknologi og landbruk har forårsaket flere problemer med vannforurensning. Et av de mest alvorlige og vanligste problemene skyldes anrikning av vann av plante næringsstoffer som fører til biologisk vekst og gjør vann uegnet til ulike anvendelser.

Ytterligere næringsstoffer i form av nitrogen og fosforforbindelser fra gjødsel, kloakk, vaskemidler og animalsk avfall øker vekstraten for vannplanter og alger. Den overdrevne veksten av alger og andre akvatiske planter på grunn av tilsatt næringsstoff kalles eutrofiering. Dette resulterer i høy biologisk produktivitet i visse akvatiske planter, som manifesteres i form av blomster.

Dette gjør vannet oksygen mangel på grunn av nedbrytning av organisk materiale i vannkropper som påvirker andre organismer negativt. Alger og større vannplanter kan forstyrre bruken av vann ved å tette vanninntaksledninger, forandre smak og lukt av vann og forårsake opphopning av organisk materiale på bunnen. Når dette organiske stoffet faller, reduserer oksygenivået; til slutt fisker og noen andre akvatiske arter kan dø.

Weber (1907) studerte de nordtyske torvmyrene og la merke til at de øvre lagene inneholdt flere næringsstoffer i øvre lag av innsjø sammenlignet med lavere. Han brukte begrepet eutrofisk (rik på næringsstoffer) og oligotrofisk (dårlig i næringsstoffer) for å skille mellom de to lagene. Bruken av disse betingelsene i limnologi ble laget for første gang av Naumann (1919).

I følge dagens konsept av eutrofiering:

(i) Berikning av vann med plantenæringsstoffer øker vekst av fytoplankton, men bør ikke betraktes som det eneste kriteriet for eutrofiering fordi andre forhold som lys, temperatur og andre vekstfaktorer kan også begrense veksten.

(ii) Vanntrofé (mengden av organisk materialeforsyning pr. arealareal per tidsenhet) kan ikke likestilles med næringsnivåer, og det kan ikke defineres av algtetthet og biomasse, da det også inkorporerer produksjon (Findenegg, 1955).

(iii) Det mest pålitelige kriteriet for eutrofiering er økningen i fytoplanktonproduktivitet.

(iv) Det foreslås også at uttrykket eutrofiering bare skal brukes til autotrofisk produksjon mens for allotropiske innsjøer hvor hovedforsyningen av organisk materiale på annen måte er termen dystrofiske innsjøer skal brukes.

Eutrofieringsprosessen:

Eutrofiering er naturlig fenomen, som blir akselerert av økt næringsinngang gjennom menneskelige aktiviteter. Selv om eutrofieringsprosessen er satt inn så snart sjøene dannes, men inntaket av næringsstoffer på naturlig måte er ganske sakte (dvs. naturlig eutrofiering).

Når innsjøene kommer fra, er de i oligotrofisk tilstand, og de har bare begrenset og utilstrekkelig mengde næringsstoffer for å produsere noen signifikant algvekst. De eneste kildene til næringsstoffer er naturlige avløp, fall av tørke plantedeler fra omkringliggende vegetasjon, nedbør og nedbrytning av biologisk produksjon etter døden. Prosessen med eutrofiering starter når næringsstoffene fra utsiden begynner å komme inn i sjøen. Når alger dør og dekomponeres, blir næringsstoffene låst i kroppene deres tilgjengelige for frisk algvekst.

Under hver syklus økes næringsstoffene gradvis i innsjøer, og etter en gang opprettholder ikke sykling av næringsstoffer en balanse mellom tilsetning og nedbrytning med det resultat at et stadig økende organisk materiale i sjøen i siste instans blir avsatt i bunnen.

Dette fører til dannelse av sumpmyrer, myrer og til slutt vannkroppen forsvinner. Dette er grunnen til at eutrofieringsprosessen omtales som aldring av innsjøer. Det er således tydelig at med fremdriften av eutrofiering blir flere og flere næringsstoffer til kroppen av vann og til slutt er næringssyklusen ikke i stand til å opprettholde likevekt mellom tillegg og nedbrytning.

Eutrofieringshastigheten avhenger av tilførselshastigheten for næringsstoffer og på andre faktorer som klima etc. Generelt er eutrofieringshastigheten høy i varmt klima som fremmer næringsutnyttelse og algvekst i forhold til frekvensen i kaldt og temperert klima . Graden av eutrofieringskation reduseres med tiden på grunn av redusert lysinntrenging som salt øker turbiditet og konsekvent fall i primærproduksjon.

Effekter av eutrofiering:

Når det er avvik fra balansen mellom fotosyntese (P) og respirasjon (R), indikerer det forurensning. Ved likevekt (P = R) er det ingen endring i kjemisk og biologisk sammensetning av vann; en tilstand som finnes i uforurenset vann, uten tilførsel av næringsstoffer fra utsiden. Når fotosyntese overstiger respirasjonsaktivitet, indikerer det eutrofiering av vannlegemer. Det preges av en progressiv økning av alger som fører til organisk overbelastning.

I dype innsjøer er eksklusiv produksjon ved overflaten av innsjøer (P >> R) avbalansert av saprofytiske forhold nederst (R >> P) når respirasjon overskrider fotosyntese, oppløst O2 blir utslitt å tvinge reduksjon av flere oksiderte kjemikalier som NO ₃ ^-, SO ₄ ^-2 og CO ₂ til N ₂, NH ₄ ⁺, H ₂ S og CH ₄ som produserer skitten lukt og er skadelig for flere akvatiske arter. Poole et al. (1978) har rapportert 11 mg per liter som dødelig konsentrasjon 50% (LC 50) for H ₂ S for noen vannlevende organismer.

Eutrofieringen induserer mange fysiske og kjemiske endringer i farvann som medfører endringer i flora og fauna. Mange ønskelige arter, inkludert fisk, erstattes av uønskede. Det er en alg-oppfølging og blågrønne alger blir dominerende, mange av dem som Microcystis, Anabaena, Oscillatoria produserer blomster. Alger som Chlorella, Scenedesmus kan også danne blomstrer. Spirogyra, Cladophora, Zygnema og mange andre filamentøse grønne alger kan danne flytende mat på overflaten av vannet. Disse algblomstringene og tykkematten reduserer lysets intensitet under overflaten.

Eutrofiering fører til endring i egenskapene til bunnsedimenter. Akkumulering av organisk materiale påvirker det bentiske samfunnet. Algeblomstringer påvirker rekreasjonsverdien av vannlegemer. Algernes død og forfall gir ubehagelig lukt og smak i vann. Algskummet kontrollerer oksygeninntrengningen i vann og kan drepe fiskene og andre organismer. I første fase av algvekst produseres nok oksygen, men når algblomstrene dør, blir vannet mangelfullt i O2 fordi oksygenproduksjonen er redusert og forbruket øker på grunn av nedbrytning av døde alger med aerobic bakterier. Nedgangen i nivået av oppløst O2 i vann kan være årsaken til dødeligheten av fisk og andre akvatiske organismer.

Algenblomstringene forårsaker misfarging av vann. Den samlede effekten av eutrofiering gjør vannet til uegnet til konsum og ulike andre formål. Dessuten oppblåses kostnaden for behandling av vann også.

Vannkvalitet:

Evalueringen av vannkvaliteten gjøres i form av flere parametere som alkalinitet, oppløst oksygen. Biokjemisk oksygenforbruk (5 dager), antall koliforme bakterier, farge, hardhet, lukt, pH, saltholdighet, temperatur, totalt faststoff, turbiditet, salter-klorider, fluondener, nitrater, fosfater og sulfater, nærvær av sporstoffer som Al, As, Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn og B, pesticider og radioaktivitet. Blant disse egenskapene er mengden oppløst oksygen, biokjemisk oksygenbehov og totale koliforme teller gode indikatorer på vannkvaliteten.

Disse er kort diskutert her som under:

Oppløst oksygen:

Det er et mål på vannets evne til å støtte et velbalansert vannlevende liv. Tilstrekkelig mengde oppløst oksygen i en vannkropp gir rask mikrobiel nedbrytning av organisk avfall. Biokjemisk oksidasjon av ammoniakk til nitrat i naturlig vann krever oppløst oksygen. Utilstrekkelig mengde oppløst oksygen i vann påvirker den mikrobielle dekomponeringen negativt, og metan frigjøres istedenfor CO ₂, odourøse aminer skyldes nitrogen i stedet for NO ₃ og NH _3, og ujevn luktende H ₂ S-gass dannes av svovel i stedet for SO ₂ .

Biologisk eller biokjemisk oksygenbehov (BOD):

Den vanligste indeksen for vannforurensning er biokjemisk oksygenbehov (BOD) som refererer til mengden oksygen som kreves av bakterier for å dekomponere det organiske avfallet aerobt til CO ₂ og vann. BOD-testen måler normalt mengden oksygen som brukes i de første fem dagene av aerob mikrobiell nedbrytning i et bestemt volum av avløp ved 20 ° C. Dette kalles også BOD ₅ .

Således betyr 100 ppm BOD 100 mg oksygen som forbrukes av en liter prøveprøve i løpet av 5 dager ved 20 ° C. Husholdningsavløp har generelt BOD5 på rundt 200 milligram oksygen per liter og for industrielt avfall BOD kan være rundt tusen mg per liter. BOD på 0, 17 pund eller 77 g kalles også befolkningsekvivalenter, som er omtrent lik kravene til husholdningsavfall med en prosent konsentrasjon.

Kapasiteten til kloakkbehandlingsanlegg er generelt målt i forhold til befolkningsekvivalenter per dag. Forurensning av vann ved kloakk er hovedårsaken til vannbårne sykdommer, for eksempel kolera, tyfus, paratyphoid feber, dysenteri og smittsom hepatitt.

Totale koliforme teller. BOD gir et grovt mål på kvaliteten på vannet. Det angir ikke nøyaktig risikoen for sykdom. Til det formål er det behov for mer spesifikke parametere. En av de vanligste parametrene er antall coliforme intestinale bakterier, spesielt Escherichia coli i avføring pr. Volum vannvolum. Selv om koliforme bakterier er ufarlige, indikerer deres tilstedeværelse i store mengder at patogene bakterier kan være tilstede i prøven.

Vannkvaliteten av elvvann overvåkes ved 480 stasjoner under forskjellige programmer som MINARS (Overvåking av indiske nasjonale akvatiske ressurser), GEMS (Global Environmental Monitoring Systems) og GAP (Ganga Handlingsplan). Antall stasjoner under MINARS-programmene initiert i 1979 økte gradvis, og for tiden er antall stasjoner 260.

En rekke fysiske, kjemiske, biologiske og bakteriologiske parametere vurderes under programmet for å bestemme kvaliteten på vann, men viktige er DO, BOD og TC (Total coliform teller).

De forskjellige kategorier av vann som svar på kvalitet og deres respektive bruk er som følger:

Klasse A - Drikkevannskilde uten konvensjonelle bakterier i vann.

Oppløst oksygen mer enn 5 mg / liter, TC mindre enn 50/100 ml.

Klasse B - Vann for bading, svømming og rekreasjonsbruk, DO> 4 mg / liter og TC <500/100 ml.

Klasse C- Drikkevannskilde etter konvensjonell behandling.

Klasse D- Vann til dyreliv, fiske etc. DO> 4 og TC <500/100 ml.

Klasse E- Vann for vanning, industriell kjøling, ingen fisking, svømming eller drikking. D O.> 3mg / dekk.