Het probleem van de watervoorziening (met diagram)
Aanvoer van drinkwater:
De belangrijkste bronnen van drinkwatervoorziening in de steden zijn rivieren, meren en beken. Water uit dergelijke bronnen wordt gezuiverd of vervuilingsvrij en kiemvrij gemaakt voordat het wordt geleverd voor drinken en andere huishoudelijke doeleinden.
Om het onbewerkte water schoon en vrij van schadelijke stoffen te maken, worden de volgende drie stappen gevolgd:
(i) Sedimentatie
(ii) Filtratie
(iii) Chlorering
(i) Sedimentatie:
Bij dit proces worden aluin, aluminiumsulfaat of ijzersulfaat gemengd met onbehandeld water uit meren of rivieren in de mengtank, die geleiachtige vlokken vormen met opgeloste en gesuspendeerde stoffen. Water gemengd met flocculanten laat men in de flocculatietank stromen waar de vlokjes samen met gesuspendeerde gronddeeltjes, andere vreemde materialen en microben op de bodem bezinken.
(ii) Filtratie:
Na precipitatie van vlokjes laat schoon water door speciale filtertypen gaan om de micro-organismen daaruit te verwijderen. Voor dit doel laat men water naar beneden sijpelen door verschillende afwisselende boven elkaar gelegen lagen zand en grind.
(iii) Chlorering:
Water na veranderingsproces wordt onderworpen aan chloorbehandeling. Bij dit proces wordt chloorgas door water geleid, wat een sterk oxidatiemiddel is dat snelle afbraak van organische stoffen veroorzaakt en tegelijkertijd de overblijvende bacteriën doodt. Het zo verkregen water wordt vervolgens aan het publiek geleverd voor drinken en andere huishoudelijke doeleinden.
Riool afvoer:
De behandeling van afvalwater richt zich voornamelijk op het verwijderen van vaste afvalstoffen en de afbraak en omzetting ervan in eenvoudige anorganische stoffen door microbiële activiteiten.
De volgende methoden worden gebruikt voor de afvoer van rioolwater:
1. Doorwekende putten
2. Septic tank
3. Gemeentelijke rioolwaterzuiveringsinstallaties.
1. weken poelen:
In dit proces wordt een grote geperforeerde ondergrondse tank van beton en cement gebruikt (Fig. 13.6). Het rioolwater wordt via een buis in de tank geloosd. Het afvalwater uit de tank komt door de gaten naar buiten en sijpelt in de grond. De vaste afvalstoffen worden afgebroken door micro-organismen in de tank.
2. Septic tank:
Bij deze methode wordt het rioolwater van huis via pijpen in ondergrondse sceptic tanks geloosd. De vaste fractie van het rioolwater bezinkt op de bodem van de septic tank en de fractie stroomt uit in de verdeelpijpen in het bovenste deel van de tank en uiteindelijk afgevoerd in het veld (Fig. 13.7). De vaste fractie van het afvalwater dat onderaan wordt verzameld, wordt snel door microben afgebroken.
3. Gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties:
Behandeling en afvoer van rioolwater in grote steden omvatten de volgende drie stappen:
(i) Primaire behandeling:
Voor de primaire behandeling wordt het rioolwater via pijpen in de grote open tanks gebracht. De vaste fractie van het rioolwater bezinkt op de bodem van de tanks en wordt via een leidingsysteem afgevoerd naar de aërobe vergistingstank en wordt afgebroken. De waterige fractie van rioolwater van de primaire bezinktanks wordt afgevoerd naar de secundaire bezinktank en gemengd met aluminiumsulfaat of ijzersulfaat dat geleiachtige vlokken vormt. De vlokken samen met micro-organismen en gesuspendeerde vaste deeltjes bezinken op de bodem van de tank in de vorm van slib dat vervolgens door pijpen in de aërobe vergistertanks wordt afgevoerd. (Fig 13.8).
(ii) secundaire behandeling:
De waterige fractie van afvalwater die bacteriën en andere microben bevat, alsmede opgelost organisch afval wordt verzameld in de secundaire bezinktanks en luchtstroom onder druk wordt door de fractie gevoerd om microbiële ontleding van opgeloste organische afvalstoffen te bevorderen. Na enige tijd wordt de fractie door zandfilters gevoerd om microben te verwijderen. Het schone water mag dan in de rivieren en oceanen stromen
De vaste afvalstoffen en het slib dat naar de vergistertank wordt gevoerd, worden aangevallen en afgebroken door aerobe bacteriën. De ontleding van afval resulteert in de vorming van NH3, methaan, waterstofsulfidegassen die worden verzameld voor verschillende industriële doeleinden.
(iii) Tertiaire behandeling:
De steden die geconfronteerd worden met een aantal acute waterschaarste, het heldere water dat wordt verkregen na secundaire behandeling wordt onderworpen aan chlorering en na een goede test die voor huishoudelijke doeleinden is. Volgens een schatting van de Central Pollution Control Board bedroeg de totale rioolwaterproductie uit stedelijke gebieden in India ongeveer 30.000 miljard liter per dag in 1997 en de huidige totale rioolwaterzuiveringsinstallatie is nauwelijks voldoende voor 10 procent van de totale afvalwaterproductie.
Hoewel de drainage- en rioleringsfaciliteiten nu zijn toegenomen in stedelijke gebieden, zijn de bestaande faciliteiten niet voldoende voor de verwijdering van het totale afvalwater. De afvalwaterzuiveringsprogramma's zijn niet volledig succesvol vanwege slecht onderhoud, onjuiste ontwerpen van zuiveringsinstallaties en niet-technische en ongeschoolde aanpak. Het rioolwaterzuiveringsplan onder het Ganga-actieplan tussen 1980 en 1990 mislukte volledig om bovengenoemde redenen. Vanwege de slechte voorzieningen voor rioolwater en afvalwaterzuivering vinden de meeste verontreinigende stoffen hun weg naar grondwater, rivieren en andere waterlichamen.
In sommige delen van India zijn de dorpsbewoners nog steeds afhankelijk van drinkwater op natuurlijke waterreservoirs en ondervinden veel problemen zoals hieronder beschreven:
1. Drinkwater is geladen met verontreinigende stoffen.
2. Water bevat ziekteverwekkers van cholera, tyfus en een aantal huidziekten.
3. Op sommige plaatsen is water zeer zout en bevat het fluoriden of andere toxische elementen.
Ook in sommige stedelijke gebieden is de toevoer van zuiver drinkwater een groot probleem geworden. Volgens een schatting van de Wereldbank (1998) waren ongeveer 60 procent van de sterfgevallen in stedelijke gebieden te wijten aan watergerelateerde ziekten zoals cholera, dysenterie, gastro-enteritis, hepatitis, enz.
eutrofiëring:
De steeds toenemende menselijke druk op waterlichamen als gevolg van demografische groei, moderne technologie en landbouw heeft verschillende waterverontreinigingsproblemen veroorzaakt. Een van de meest ernstige en meest voorkomende problemen is te wijten aan de verrijking van water door plantenvoedingsstoffen, wat leidt tot biologische groei en water ongeschikt maakt voor verschillende doeleinden.
Extra voedingsstoffen in de vorm van stikstof- en fosforverbindingen uit meststoffen, rioolwater, detergenten en dierlijke afvalstoffen verhogen de groeisnelheid van waterplanten en algen. De overmatige groei van algen en andere waterplanten door toegevoegde voedingsstoffen wordt eutrofiëring genoemd. Dit resulteert in een hoge biologische productiviteit in bepaalde waterplanten, wat zich manifesteert in de vorm van bloemen.
Dit maakt het water zuurstofarm door de afbraak van organisch materiaal in watermassa's die andere organismen nadelig beïnvloeden. Algen en grotere waterplanten kunnen het gebruik van water verstoren door waterinlaatpijpen te verstoppen, de smaak en geur van water te veranderen en de opbouw van organisch materiaal op de bodem te veroorzaken. Naarmate deze organische stof vergaat, vermindert het zuurstofniveau; uiteindelijk kunnen vissen en sommige andere waterdieren sterven.
Weber (1907) merkte tijdens het bestuderen van de Noord-Duitse veengebieden dat de bovenste lagen meer voedingsstoffen bevatten in de bovenste laag van het meer in vergelijking met de lagere. Hij gebruikte de term eutroof (rijk aan voedingsstoffen) en oligotroof (arm aan voedingsstoffen) om onderscheid te maken tussen deze twee lagen. Het gebruik van deze termen in limnologie werd voor de eerste keer gemaakt door Naumann (1919).
Volgens het huidige concept van eutrofiëring:
(i) Verrijking van water met plantvoedingsstoffen verhoogt de groei van fytoplankton, maar zou niet moeten worden beschouwd als het enige criterium voor eutrofiëring omdat andere omstandigheden zoals licht, temperatuur en andere groeifactoren ook de groei kunnen beperken.
(ii) Trofee van water (snelheid van organische stoftoevoer per eenheid oppervlakte per tijdseenheid) kan niet worden gelijkgesteld aan voedingsstofniveaus en het kan niet worden gedefinieerd door dichtheid van algen en biomassa omdat het ook de productie omvat (Findenegg, 1955).
(iii) Het meest betrouwbare criterium voor eutrofiëring is de toename van de productiviteit van fytoplankton.
(iv) Er wordt ook gesuggereerd dat de term eutrofiëring alleen moet worden toegepast op autotrofe productie, terwijl voor allotrope meren waar de belangrijkste toevoer van organisch materiaal met andere woorden de term dystrofische meren moet worden gebruikt.
Proces van eutrofiëring:
Eutrofiëring is een natuurlijk fenomeen dat versneld wordt door een verhoogde toevoer van voedingsstoffen door menselijke activiteiten. Hoewel het eutrofiëringsproces plaatsvindt zodra de meren zijn gevormd, maar de snelheid waarmee nutriënten op natuurlijke wijze worden binnengevoerd, vrij langzaam is (dwz natuurlijke eutrofiëring).
Wanneer de meren ontstaan, zijn ze in oligotrofe staat en hebben ze slechts een beperkte en onvoldoende hoeveelheid voedingsstoffen om een significante algengroei te produceren. De enige bronnen van voedingsstoffen zijn natuurlijke afvloeiing, val van gedroogde plantendelen van omringende vegetatie, regenval en afbraak van biologische productie na de dood. Het proces van eutrofiëring begint wanneer de voedingsstoffen van buitenaf het meer binnendringen. Wanneer de algen afsterven en ontbinden, komen de voedingsstoffen die in hun lichaam zijn opgesloten beschikbaar voor de groei van verse algen.
Tijdens elke cyclus worden voedingsstoffen in meren geleidelijk verhoogd en na verloop van tijd houdt het fietsen van nutriënten geen balans tussen toevoeging en afbraak, met als gevolg dat een steeds groter wordende organische stof in het meer uiteindelijk op de bodem wordt afgezet.
Dit leidt tot de vorming van moerassen, moerassen en uiteindelijk verdwijnt het waterlichaam. Dit is de reden waarom het proces van eutrofiëring wordt aangeduid als het verouderen van meren. Het is dus duidelijk dat met de voortgang van eutrofiëring meer en meer voedingsstoffen aan het waterlichaam worden toegevoegd en dat uiteindelijk de voedingscyclus geen evenwicht kan handhaven tussen toevoeging en afbraak.
De snelheid van eutrofiëring hangt af van de toevoer van nutriënten en van enkele andere factoren, zoals het klimaat enz. Over het algemeen is de snelheid van eutrofiëring hoog in een warm klimaat dat het gebruik van voedingsstoffen en algengroei bevordert in vergelijking met het tempo in koud en gematigd klimaat . De snelheid van eutrofiëringskation neemt in de loop van de tijd af vanwege de verminderde lichtpenetratie, aangezien zout de troebelheid verhoogt en bijgevolg de primaire productie daalt.
Effecten van eutrofiëring:
Wanneer er een afwijking is van de balans tussen fotosynthese (P) en ademhaling (R), duidt dit op vervuiling. Bij evenwicht (P = R) is er geen verandering in chemische en biologische samenstelling van water; een aandoening die wordt aangetroffen in niet-verontreinigd water, zonder toevoer van voedingsstoffen van buitenaf. Wanneer fotosynthese de ademhalingsactiviteit overschrijdt, duidt dit op eutrofiëring van waterlichamen. Het wordt gekenmerkt door een toenemende algengroei die leidt tot organische overbelasting.
In diepe meren wordt excusieve productie aan het oppervlak van meren (P >> R) in evenwicht gebracht door saprofytische omstandigheden aan de onderkant (R >> P) wanneer de ademhaling de fotosynthese overschrijdt, de opgeloste O2 raakt uitgeput waardoor verschillende geoxideerde chemicaliën zoals NO 3 -, SO 4 -2 en CO 2 worden gereduceerd tot N 2, NH 4 +, H 2 S en CH 4 die vieze geurtjes produceren en schadelijk zijn voor verschillende aquatische soorten. Poole et al. (1978) heeft 11 mg per liter als letale concentratie 50% (LC50) voor H 2 S voor sommige waterorganismen gerapporteerd.
De eutrofiëring induceert vele fysische en chemische veranderingen in wateren die veranderingen in flora en fauna teweegbrengen. Veel wenselijke soorten, waaronder vissen, worden vervangen door ongewenste soorten. Er is een opeenvolging van algen en blauwgroene algen worden dominant, veel ervan, zoals Microcystis, Anabaena, Oscillatoria produceren bloemen. Algen zoals Chlorella, Scenedesmus kunnen ook bloemen vormen. Spirogyra, Cladophora, Zygnema en vele andere filamenteuze groene algen kunnen een drijvende mat vormen op het wateroppervlak. Deze algenbloei en dikke mat verminderen de intensiteit van het licht onder het oppervlak.
Eutrofiëring leidt tot veranderingen in de kenmerken van bodemsedimenten. Accumulatie van organisch materiaal beïnvloedt de bentische gemeenschap. Algenbloei beïnvloedt de recreatieve waarde van waterlichamen. De dood en het verval van algen produceren vieze geuren en smaken in water. Het algenschuim controleert de zuurstofpenetratie in water en kan de vissen en andere organismen doden. In het beginstadium van algengroei wordt genoeg zuurstof geproduceerd, maar wanneer de algenbloei sterft, wordt het water tekort aan O2 omdat de zuurstofproductie wordt verminderd en het verbruik toeneemt als gevolg van de afbraak van dode algen door aerobe bacteriën. De daling van het gehalte aan opgeloste O 2 in water kan de oorzaak zijn van de sterfte van vissen en andere waterorganismen.
De algenbloei veroorzaakt verkleuring van water. De algehele effecten van eutrofiëring maken het water ongeschikt voor menselijke consumptie en verschillende andere doeleinden. Bovendien worden de behandelingskosten van water ook opgeblazen.
Waterkwaliteit:
De evaluatie van de waterkwaliteit gebeurt in termen van verschillende parameters, zoals alkaliteit, opgeloste zuurstof. Biochemisch zuurstofverbruik (5 dagen), aantal coliforme bacteriën, kleur, hardheid, geur, pH, zoutgehalte, temperatuur, totaal vaste stoffen, troebelheid, zouten-chloriden, fluoriden, nitraten, fosfaten en sulfaten, aanwezigheid van sporenelementen zoals Al, As, Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn en B, pesticiden en radioactiviteit. Onder deze eigenschappen zijn de hoeveelheid opgeloste zuurstof, het biochemische zuurstofverbruik en het totale aantal coliformen goede indicatoren voor de kwaliteit van water.
Deze worden hier kort besproken als onder:
Opgeloste zuurstof:
Het is een maat voor het vermogen van water om een goed uitgebalanceerd waterleven te ondersteunen. Voldoende hoeveelheid opgeloste zuurstof in een waterlichaam veroorzaakt snelle microbiële afbraak van organische afvalstoffen. Biochemische oxidatie van ammoniak tot nitraat in natuurlijk water vereist opgeloste zuurstof. Onvoldoende hoeveelheid opgeloste zuurstof in water heeft een negatieve invloed op de microbiële afbraak en er komt methaan vrij in plaats van CO 2, geurige aminen zijn het resultaat van stikstof in plaats van NO 3 en NH 3 en stinkende H2S-gas wordt gevormd uit zwavel in plaats van S02.
Biologische of Biochemische Oxygen Demand (BOD):
De meest voorkomende index van watervervuiling is biochemisch zuurstofverbruik (BOD), dat verwijst naar de hoeveelheid zuurstof die bacteriën nodig hebben om de organische afvalstoffen aeroob te ontbinden in CO2 en water. De BZV-test meet gewoonlijk de hoeveelheid zuurstof die wordt gebruikt in de eerste vijf dagen van aërobe microbiële afbraak in een bepaald volume afvalwater bij 20 ° C. Dit wordt ook BOD 5 genoemd .
Aldus betekent 100 ppm BOD 100 mg zuurstof geconsumeerd door één liter testmonster gedurende 5 dagen bij 20 ° C. Huishoudelijk afvalwater heeft in het algemeen BOD5 van ongeveer 200 milligram zuurstof per liter en voor industrieel afval is BOD ongeveer duizend mg per liter. BZV van 0, 17 pond of 77 gm wordt ook bevolkingsequivalent genoemd, ongeveer gelijk aan de vereisten voor huishoudelijk afval van een procent concentratie.
De capaciteit van de rioolwaterzuiveringsinstallatie wordt over het algemeen gemeten in termen van inwonerequivalenten per dag. Verontreiniging van water door rioolwater is de belangrijkste oorzaak van door water overgedragen ziekten, zoals cholera, tyfus, paratyfus, dysenterie en infectieuze hepatitis.
Totaal aantal coliformen. BOD geeft een ruwe maat voor de kwaliteit van water. Het geeft niet nauwkeurig het risico op ziekte aan. Voor dat doel zijn meer specifieke parameters vereist. Een van de meest voorkomende parameters is het aantal coliforme darmbacteriën, met name Escherichia coli, in de feces per volume-eenheid water. Hoewel coliforme bacteriën onschadelijk zijn, geeft hun aanwezigheid in grote aantallen aan dat pathogene kiemen in het monster aanwezig kunnen zijn.
De waterkwaliteit van rivierwater wordt gemonitord op 480 stations in verschillende programma's zoals MINARS (Monitoring of Indian National Aquatic Resources), GEMS (Global Environmental Monitoring Systems) en GAP (Ganga Action Plan). Het aantal stations onder de MINARS-programma's dat in 1979 werd opgestart, nam geleidelijk toe en op dit moment is het aantal stations 260.
Een aantal fysische, chemische, biologische en bacteriologische parameters worden overwogen in het programma om de kwaliteit van water te bepalen, maar belangrijke zijn DO, BOD en TC (Totaal aantal coliformen).
De verschillende watercategorieën als antwoord op de kwaliteit en het gebruik ervan zijn als volgt:
Klasse A - Drinkwaterbron zonder conventionele bacteriën in water.
Opgeloste zuurstof meer dan 5 mg / liter, TC minder dan 50/100 ml.
Klasse B- Water voor baden, zwemmen en recreatief gebruik, DO> 4 mg / liter en TC <500/100 ml.
Klasse C - Drinkwaterbron na conventionele behandeling.
Klasse D- Water voor dieren in het wild, visserij enz. DO> 4 en TC <500/100 ml.
Klasse E- Water voor irrigatie, industriële koeling, niet vissen, zwemmen of drinken. DO> 3 mg / band.
