Унгарска наука • 2013 11 • Krisztina Kбrmá
В днешно време все повече чуваме за окончателността на водата. Чуваме, но не разбираме, защото за нас - хората, живеещи в Карпатско-Панонския регион - е естествено, когато отворим крана, винаги има чиста и здравословна вода. Медиите, разбира се, носят слава от далечни страни, от по-сух климат, че милиони деца не могат да ходят на училище, защото трябва да носят питейна вода на семействата си всеки ден. Чуваме, но не разбираме. И все пак наближава периодът, когато най-голямата битка не е нефтът или златото, а чистата и здравословна питейна вода, бъдещото „синьо злато“.
Концепцията за крайбрежна филтрация
Понятието за крайбрежна филтрация се разглежда в литературата в много широки рамки. Различни автори приспособяват този вид снабдяване с вода към различни условия. Всички обаче са съгласни, че системата за филтриране на вода се счита за водоснабдяване, ако малко количество (обикновено най-малко 50%) от съдържащата се в нея вода може да бъде получено от извор, вода или източник на вода. (Фигура 1) (Ray et al., 2003b). В случай на производство на крайбрежна филтрационна вода, ние използваме предимно повърхностни води, само водоносните пластове в контакт с тях, напр. чакъл, чакълест пясък или филтриран от пясък (Ray et al., 2003a). Оттук и името "крайбрежна филтрация". В резултат на производството на вода, водата тече от реката в геоложката среда към производителя. Този изкуствено създаден градиент е действителният фактор на пречистване, тъй като той определя скоростта на потока, т.е. продължителността на филтрацията, в допълнение към качеството на геоложката среда.
Процесите на пречистване на водата, които протичат при крайбрежната филтрация, могат да бъдат разделени на четири групи: хидродинамични (чрез охлаждане), механични (естествено филтриране), биологични (разлагане), физикохимични, разлагащи се, физико-химични (сорбция), сорбция, сорбция., 2003а). Тези процеси частично или напълно премахват органичните и неорганичните замърсители, както и микробиологичните замърсители от потока (Ray et al., 2003b). Докато реката достигне до производителя, тя е напълно или частично почистена. Чистата вода изисква само дезинфекция и може да влезе във водопроводната мрежа. Тази дезинфекция също се изисква главно поради обширната мрежа. Ако водата все още е негодна за консумация от човека, тя ще се използва за пречистване на водата. Пречистването на тази вода, пречистена чрез сухопътна филтрация, обаче е по-просто, рентабилно и по-бързо от пречистването на суровата чешмяна вода (Jaramillo, 2012). Ефективността на филтрацията зависи от качеството на флуида и геоложката среда, тъй като пречистването се извършва само ако в водоносния хоризонт няма примеси или е в по-ниска концентрация от реката. Качеството на филтрираната вода, извлечена от кладенците, ще бъде по-добро от това на първоначалната река.
Произвежданата вода е смес от водата под първоначалната повърхност (задната част) и повърхностната вода (вода). По отношение на крайбрежните филтрирани водни тела е важно да се знае съотношението на водата, произведена от реката и задните води. Системата е чувствителна към замърсяване на подпочвените води, така че в случай на кладенци, целта трябва да бъде да се запази делът на задните води възможно най-малък (Deбk et al., 1992).
В процеса на сухопътна филтрация, т.е. по отношение на пречистващия капацитет, единицата за дебелина от няколко сантиметра контакт с водата на чакълената тераса под коритото на реката, която е няколко сантиметра. Тази единица се нарича тройния слой. Обяснението му може да се обясни с факта, че течността пренася окачени вещества. Този фин материал се влива в порестия обем по време на изтичането на вода в геоложката среда, но може да проникне в него само в малка степен (Hubbs, 2006). Свойството на третичния слой, който биотехническата филтрация преминава през него, е предимство. Трябва да се отбележи обаче, че слоят има много висока устойчивост, така че значително намалява скоростта на изпомпване на водата. Това може да има пагубен ефект върху водоснабдяването на кладенците. Следователно в някои случаи може да се наложи редовно почистване на горния слой на леглото, т.е. да се разхлаби третият слой (Hubbs, 2006). Необходимо е да се проектира капацитетът на наземните филтриращи кладенци според възможността за образуване на третичния слой, но прекомерното изхвърляне на суспендираното вещество (избягване на третичния слой).
Международна перспектива
Първият сухопътен филтрационен басейн започва да се произвежда през 1810 г. по река Клайд (Водния завод на Глазгоу, Великобритания). До средата на 19-ти век той се използва в много райони в Европа и по-късно в много части на света. Това вече е много често срещана форма на успех. Почти всяка държава в Северна и Южна Америка е сред потребителите. В Африка този тип водна основа е описан само по течението на Ннес, докато в Австралия и Океания той се споменава само в литературата. В Азия се извършват множество изследвания, главно в големите страни (Кна, Индия), с цел изграждане на филтрирани крайбрежни водни бази, за да се покрият нарастващите потребности на обществото от вода. В някои случаи, например по някои замърсени реки в Азия, качеството на добиваната вода все още е с лошо качество дори след крайбрежна филтрация, но определено е по-чисто от суровата вода, така че е по-ефективно и по-евтино. Ето защо това е технология, която може да се приложи в голяма част от света, която може да извърви дълъг път за задоволяване на повсеместните нужди от вода на развиващите се страни.
Повечето страни в Европа използват крайбрежни инфилтрати. В Швейцария този тип воден обект е най-важен, покривайки 80% от мрежовите води. Във Франция 50% от главната вода, във Финландия 48%, в Германия 16%, в Холандия само 7% се осигурява от бреговата филтрация (Jaramillo, 2012).
Унгария
През 1865 г. Антал Бюргермайстер направи следното изказване: „Водата на Дунав, пречистена от неговите слоеве камък, винаги е на наша услуга в най-голямо количество“. Тази идея беше първата основа за експлоатация на крайбрежна филтрираща вода в Будапеща. Това изявление беше последвано от акт, по-малко от три години по-късно, въз основа на плановете на английския инженер Уилям Линдли, беше изградена временна водоснабдителна система от страната на Пеща, а по време на работата на Янош Вайн, строителството на окончателната водоснабдителна система започна на 18 октомври. Строежът на водни обекти на остров Сентендре започва през 1899 г. (Kбrolyi - Tolnai, 2008). По това време все повече европейски страни, като Германия от 1870 г. нататък, са изградили система за филтриране на вода, базирана на крайбрежна филтрация.
Днес 40% от населението в Унгария; Близо четири милиона души задоволяват ежедневните си нужди от вода от крайбрежните филтрационни басейни. 75% от нашите водни бази на дълги разстояния са вътрешна филтрация, т.е. те също ще играят основна роля в бъдещото управление на водните запаси. По-голямата част от питейната вода се произвежда по поречието на Дунав, но и други видове питейна вода могат да бъдат намерени по протежение на нашата река, като Муреш. Най-големите водоносни хоризонти, работещи в Унгария на остров Сентендре, могат да бъдат намерени на остров Сентендре, най-големият водоносен хоризонт на дълги разстояния в архипелага.
Значение на изотопите в околната среда
Трасиращите продукти, чийто произход може да се отдаде на природните въздействия върху околната среда, играят все по-важна роля в решаването на днешните хидрогеоложки проблеми. Сред тях, изотипът на кислорода и съотношението на водородните изотопи (δ 18 O и δ 2 H, съответно) и концентрацията на тритий (3 H) бяха използвани в най-широк диапазон. Тези изотопи се наричат консервативни маркери, тъй като могат да бъдат намерени вградени във водната молекула, така че информацията да може да бъде получена директно от потока на водата.
В Института по астрономия и науки за Земята на Унгарската академия на науките от години провеждаме изследвания в Института по геология и геохимия, за да опознаем по-добре крайбрежните филтрационни басейни. В хода на нашите изследвания използваме представените по-горе стабилни и радиоактивни изотопи за изграждане на водни модели и за усъвършенстване на съществуващите. Във водата на кладенците, изследвани на остров Сентендре, бяха определени стабилни състави на изотип на кислород и водород (Kármn et al., 2013). Тук системата се променя бързо и е динамична, тъй като реката достига кладенците за няколко седмици или месеци. Концентрациите на тритий бяха изследвани в кладенците в района на Szigetköz