Классификация сточных вод и основные методы их очистки. Гидромеханические, химические, биохимические, физико-химические и термические методы очистки промышленных сточных вод. Применение замкнутых водооборотных циклов для защиты гидросферы от загрязнения.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Сравнительный анализ методов очистки промышленных сточных вод»

Введение
• 1. Классификация сточных вод
• 2. Методы очистки сточных вод
• 2.1 Гидромеханические методы очистки сточных вод
• 2.2 Химические методы очистки сточных вод
• 2.3 Биохимические методы очистки сточных вод
• 2.4 Физико-химические методы очистки сточных вод
• 2.5 Термические методы очистки сточны вод
• 3. Замкнутые водооборотные циклы
• Заключение
• Библиографический список

Сточными называются воды, образовавшиеся в процессе использования на бытовые и производственные нужды и получившие при этом дополнительные загрязнения.

Последние формируются за счет атмосферных осадков (дождь, снег), поступающих на территорию предприятия. B зависимости от содержания в них химических веществ АСВ могут быть или сильно загрязненными, или содержащими загрязняющие вещества в небольших количествах. Производственные сточные воды также можно разделить на две большие гpyппы: содержащие загрязняющие вещества и условно чистые. Первая группа должна быть подвергнута очистке на специальных сооружениях, вторая группа может быть использована в цикле оборотного водоснабжения.

Для отведения сточных вод от мест их образования существуют специальные канализационные сети (системы). Режим поступления сточных вод в наружную канализационную сеть промышленного предприятия и их количество зависят от многих условий: мощности предприятия, числа рабочих смен, вида исходного сырья, технологии производства, числа единиц производственного оборудования, а также режима его работы, удельного расхода воды на единицу продукции и т.п. Вследствие этого на предприятиях одного и того же производственного профиля сточные воды имеют неодинаковый состав и поступают в канализацию c различной степенью неравномерности. Режим поступления производственных сточных вод во внутрицеховую канализационную сеть определяется технологическими процессами отдельных цехов и предприятия в целом. [1, с 290]

Для устранения загрязнений сточных вод применяют различные методы очистки. Наиболее удобная классификация методов приводится у А.Н. Голицына. Методы очистки сточных вод классифицируются следующим образом:

— гидромеханические (процеживание, отстаивание, улавливание всплывающих материалов, фильтрование, центрифугирование);

— физико-химические (коагуляция, флотация, флокуляция, адсорбция, ионный обмен, экстракция, обратный осмос, десорбция, электрохимические методы);

— очистка от растворимых примесей (экстракция, сорбция, нейтрализация, электрокоагуляция, ионный обмен, озонирование, кондиционирование, обезвоживание);

— очистка от органических примесей (применение сооружений с использованием биологических фильтров). [3, с 37-38]

Как видно из приведенной выше классификации, способов очистки сточных вод очень много. Ниже рассмотрим некоторые из них.

Процеживание. Сточные воды процеживают через решетки и сита с целью извлечения из них крупных примесей для предотвращения засорения труб и каналов. Решетки состоят из наклонных или вертикально установленных параллельных металлических стержней, укрепленных на металлической раме. Решетки могут быть неподвижные и подвижные. Ширина прозоров в решетке равна 16 — 20 мм. По способу очистки решеток от задержанных загрязнений они разделяются на простейшие, которые очищаются ручным способом, и механические, очищаемые с помощью механических приспособлений. При этом в просветах решетки движутся зубцы граблей, укрепленных на подвижной шарнирно-пластинчатой цепи, которая приводится в движение электродвигателем. Отбросы, снятые со стержней решетки направляются на ленте-транспортере в дробилку для измельчения.

Сита применяют для удаления более мелких взвешенных частиц. Они могут быть двух типов: барабанные или дисковые. Первые представляют собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от способа подвода воды (снаружи или внутрь). Задерживаемые примеси смываются c сетки водой и отводятся в желоб. Производительность сита зависит от размера (диаметра) барабана, его длины, a также от свойств примесей.

Отстаивание. Его применяют для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители.

Песколовки предназначены для задержания минерaльных примесей, содержащихся в сточных водах. Принцип действия этих устройств основан на том, что частицы, плотность которых больше, чем плотность воды, по мере движения их в резервуаре выпадают на дно. Конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества очищаемых сточных вод, концентрации взвешенных частиц. Наиболее часто используют гoризонтaльные песколовки. Скорость движения воды в горизонтальных песколовках не превышает 0,3 м/с. [1, с 295-296]

Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом выделения из сточных вод грубодиспергированных примесей с плотностью, отличной от плотности воды.

Отстойники предназначаются для осаждения нерастворенных частиц вследствие замедленного движения сточных вод. [4, с 205]

B зависимости от конструкции отстойники могут быть горизонтальными, вертикальными или радиальными. В горизонтaльных отстойниках жидкость движется почти горизонтально вдоль отстойника, в вертикальном — снизу вверх, в радиaльных — от центра к периферии. [1, с 296]

Горизонтальные отстойники — это железобетонные, прямоугольные в плане бассейны воды. Для выравнивания потоков в бассейнах устанавливают через 3 — 6м вертикальные продольные перегородки. Удаление осадков со дна отстойника гидравлическое (без остановки работы) или механическое (при опорожнении отстойника или отсека). [2, с 30]

Вертикальные отстойники — это круглые, квадратные или многоугольные в плане резервуары с конусным или пирамидальным днищем. Вертикальные отстойники обычно имеют производительность от 20 до 50 м 3 /сут, они используются при глубоком залегании грунтовых вод. сточная жидкость подводится к рабочей части отстойника по центральной трубе. После выхода из трубы сточная жидкость движется снизу вверх к сливным желобам, по которым поступает в отводной лоток. Во время движения сточной жидкости по отстойнику из нее выпадают взвешенные частицы, плотность которых больше плотности воды. [1, с 297]

Радиальные отстойники — круглые в плане бассейны, снабженные устройством для непрерывного удаления выпадающей смеси. Сточная вода подается через центральную трубу в бассейн отстойника и движется с убывающей скоростью к периферии. При этом происходит выпадение осадка. Пройдя отстойник, сточная вода через щелевые отверстия поступает в круговой желоб. Дно бассейна имеет уклон в 5-8° от периферии к центру. Выпавший осадок удаляют скребками, укрепленными к подвижной ферме, в приямок для сбора осадка, расположенный в центральной части отстойника. [2, с 31]

Радиальные отстойники являются разновидностью горизонтальных. Их применяют главным образом на крупных станциях очистки сточных вод (более 20 000 м 3 /сут) в системах биологической обработки. В этом случае их разделяют на первичные и вторичные. Первичные предшествуют сооружениям биологической очистки, а вторичные устанавливаются после таких сооружений. [1, с 297]

Недостатками отстойников являются сравнительно низкая эффективность, невысокая скорость удаления частиц, большие габаритные размеры аппаратов, значительный расход материалов (металла, бетона) для их изготовления. [3, c38]

Фильтрование. Процесс применяют для выделения из сточных вод грубо — и мелкодисперсных примесей, не осевших при отстаивании. Фильтрование является обычно завершающей стадией очистки сточных вод, прошедших сооружения механической, физико-химической и биологической очистки.

B зависимости от количества и характера примесей, a также количества очищаемой жидкости и требований к осветленной воде применяют фильтры c фильтровальной перегородкой или зернистой загрузкой.

Для осуществления процесса фильтрования могут быть использованы фильтры любой конструкции. Однако при очистке сточных вод, как правило, в больших объемах выбирают фильтры, для работы которых не требуется применения больших давлений. Исходя из этого, используют фильтры с сетчатыми элементами (микрофильтры и барабанные сетки) и фильтры c фильтрующим зернистым слоем. Фильтр последнего типа представляет собой резервуар, в нижней части которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, a затем фильтрующий материал. [1, c.299]

Фильтрующий слой аппарата необходимо время от времени промывать от накопившихся загрязнений. Для этого в фильтр снизу подается промывочная вода.

Наличие в очищаемой воде ферромагнитных примесей позволяет использовать для очистки магнитные и электромагнитные фильтры. Для фильтрования эмульгированных веществ применяют фильтры c пенополиуретановой загрузкой. [1, c.299]

Центробежные методы. Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и центрифугах. Для очистки сточных вод, как правило, используют напорные и открытые (низконапорные) гидроциклоны. Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей, a открытые — для удаления осaждaющихся и всплывающих примесей. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, легко обcлyживаются, имеют высокую производительность и небольшую стоимость.

Центробежные силы используют также в центрифугax. Мощность силового поля в таких аппаратах превышает мощность поля сил тяжести в сотни, тысячи и даже сотни тысяч раз, что позволяет обеспечить любую степень полноты разделения. B практике центрифугирования применяют два принципиально различных способа разделения неоднородных систем — фильтрование и центробежное осаждение.

Фильтрующие центрифуги служат для разделения сравнительно грубодисперсных систем с кристаллической или аморфной твердой фазой; отстойные и осветляющие — для разделения трудно фильтрующихся суспензий. Для разделения эмульсий используют сепараторы разнообразных конструкций.

Для очистки производственных сточных вод наибольшее применение находят комбинированные центрифуги, сочетающие в одном аппарате фильтрацию с последующим осаждением в поле центробежных сил. [1, с.299-300]

Окисление сточных вод производится хлором, перекисью водорода, кислородом воздуха, диоксидом марганца, озоном.

Восстановление используется для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка, для чего в воду вводят сульфит железа, гидросульфит натрия, гидрозин, сероводород или алюминиевую пудру.

Удаление ионов тяжелых металлов производится реагентным методом. Ртуть, хром, кадмий, цинк, свинец, медь и никель удаляются c помощью гидроксидов кальция и натрия, карбонадов и сульфидов натрия, феррохромного шлака и т.п. [3, с.42]

Режим поступления сточных вод

I — нейтрализация смешением со щелочными сточными водами; II — раствором извести; III — фильтрованием через известняк; IV — фильтрованием через доломит; V — фильтрованием через мел.

Режим поступления: Р — равномерный; Н — неравномерный.

«+» — применение способа рекомендуется; 0 — применение способа допускается; «-» — применение способа не рекомендуется.

Аэробные процессы очистки происходят c потреблением микробами кислорода, анаэробные — без потребления кислорода в метантенках, где происходит сбраживание c выделением спиртов, кислот, ацетона, углекислого газа, водорода и метана.

При использовании биохимических методов очистки сточных вод возникают проблемы сохранения активного ила (он не выдерживает низкой температуры), а также удаления и рационального использования продуктов процесса (в том числе взрывоопасных метана и водорода). Кроме того, появляется необходимость доочистки твердых осадков. [3, с.42]

Флотация. Флотационные процессы основаны на всплытии дисперсных частиц вместе c пузырьками воздуха. Флотацию успешно применяют в ряде отраслей техники (например, в процессах обогащения рудного и нерудного минерального сырья, в угледобыче) и для очистки производственных сточных вод.

Процесс флотации состоит в том, что молекулы нерастворенных частиц прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность воды. Успех флотации и значительной степени зависит от величины поверхности пузырьков воздуха и от площади контакта их c твердыми частицами. Для повышения эффекта флотации в воду вводят реагенты. [1, с.304]

В качестве пенообразователей в воду могут добавлять сосновое масло, креозол, фенолы, способствующие прилипанию частиц к пузырькам пены, которая затем выводится из аппарата. [3, с.40]

Насыщение сточной жидкости воздухом осуществляется следующими способами: подачей воздуха во всасываемую трубу насоса; выделением из раствора пузырьков воздуха вследствие изменения давления; подачей воздуха компрессорами или воздуходувными машинами через пористые пластины; подачей воздуха импеллерными машинами; барботажем воздуха вследствие электрохимических процессов. [1, с.304]

Традиционным признаком классификации флотационных сооружений принят способ получения диспергированной газовой фазы (ДГФ). Все существующие способы можно разделить на следующие группы: дробление газовой фазы (диспергирование) в толще жидкости; непосредственное выделение из обрабатываемой воды. В соответствии с этим составлена классификация флотационных сооружений (рис.1) [4, с.360]

Флотация имеет высокую степень очистки (95-98%), снижает концентрацию легкоокисляемых веществ, уменьшает количество бактерий и микроорганизмов. Недостатком флотации является применение экологически вредных веществ (например фенолов). [3, с.40]

Коагуляция. Метод заключается в том, что к сточной воде добавляют реагенты (коагулянты), способствующие быстрому выделению из нее мелких взвешенных и эмульгированных веществ, которые при простом отстаивании не осаждаются. Реагeнт добавляют обычно до поступления сточной воды. в отстойники. Взвеси вместе c коагулянтом осаждаются в отстойных бассейнах. [1, с.304-305]

Для повышения эффективности очистки сточных вод от коллоидных загрязнений используют минеральные коагулянты, представляющие гидролизующиеся соли металлов. [4, с.371]

Наиболее широкое применение в качестве коагулянта получил сульфат алюминия. При коагулировании сульфат алюминия взаимодействует с гидрокарбонатами, имеющимися в воде, образуя малорастворимое основание. Также успешно применяют гидроксохлорид алюминия, для которого требуется меньший щелочной резерв воды.

очистка промышленная сточная вода

Т.к. железо обладает переходной валентностью, соли железа могут применяться не только для коагулирования, но и для проведения реакций окисления-восстановления с последующей седиментацией.

Упрощенная схема гидролиза коагулянта может быть представлена следующими стадиями:

Ме n+ + H₂O — Me (OH) ( n-1 ) + + H +

Me (OH) ( n-1 ) + + H₂O — Me (OH) ₂ ( n-2 ) + + H +

Малорастворимые гидроксиды металлов формируют в воде дисперсную систему с противоположным зарядом, что способствует сближению дисперсных частиц загрязнений и коагулянта. Это вызывает нейтрализацию диффузного слоя и приводит к снижению величины ж-потенциала. В результате коагуляции дисперсная система сточных вод может утратить седиментационную устойчивость и стать доступной для эффективного применения разделительных процессов.

Наряду с явлениями коагуляции, образующиеся флокулы гидроксидов металлов, обладая развитой поверхностью сорбируют многие дисперсные загрязнения сточных вод. При этом могут извлекаться вещества, не участвовавшие в текущем процессе коагуляции.

В процессе очистки с помощью коагулятов можно выделить 4 стадии:

— образование веществ в результате химической реакции;

— кристаллизация малорастворимых соединений;

— адсорбция ионов на поверхности твердой фазы с образованием двойного электрического слоя.

II Стадия — образование и осаждение хлопьев.

III Стадия — созревание осадка (рекристаллизационные процессы упорядочивают кристаллическую структуру осадка).

IV Стадия — уплотнение шлама. [5, с.37]

Процесс очистки сточных вод от коллоидных и мелкодисперсных примесей гетерокоагуляцией c использованием гидроксидов металлов (алюминия, железа) — можно осуществлять, пропуская сточные воды через электролизер c анодами из yкaзанных металлов. Металл анодов под действием постоянного тока ионизируется и переходит в очищаемую воду. Образующиеся в воде гидроксиды алюминия или железа способствуют коагуляции дисперсной системы.

Флокуляция. Для ускорения процесса хлопьеобразования, имеющего место при коагуляции мелкодисперсных примесей, к сточной воде добавляют некоторые высокомолекулярные вещества, называемые флокyлянтами. Обычно флокулянты применяют в дополнение к минеральным коагулянтам, так как они способствуют расширению областей температур и рН коагулирования, снижают расход коагулянтов, повышают плотность и прочность образовавшихся хлопьев, стабилизируют работу очистных сооружений и повышают их производительность. [1, с.306]

Флокулянты разделяют на три группы: неорганические вещества, природные полимеры, синтетические полимеры (рис.2)

Размещено на http://www.allbest.ru/

К первой группе следует отнести активную кремниевую кислоту, представляющую собой частично структурированный раствор диоксида кремния.

К группе природных флокулянтов относятся крахмал, производные целлюлозы, альгинат натрия, гуаровые смолы, флокулянты, получаемые микробиологическим синтезом и др. Преимущества природных флокулянтов это их практически полная безвредность. Недостаток — невысокие флоккулирующие свойства.

Большое распространение получили синтетические полимерные флокулянты, что объясняется их весьма высокими флоккулирующими свойствами. Ряд флокулянтов этой группы можно применять для очистки воды и осветления тонкодисперсных суспензий, в весьма малых дозах, не используя при этом коагулянты.

К группе синтетических флокулянтов неионного типа относятся: полиакриламид, полиэтиленоксид, поливинилпиролидон, поливиниловый спирт.

Флокулянты анионного типа — полиакрилат натрия, полистиролсульфокислота. Анионные полимерные флокулянты содержат в цепи карбоксильную группу, сульфогруппу, а также фосфатную группу.

Эффективны флокулянты катионного типа — полиэтиленимин (ПЭИ), полиакриамид (ПАА), ВА-2, ВА-3, ВПК-101, ВПК-402 и др. Ниже представлены катионные флокулянты, выпускаемые в промышленных условиях.

источник

Методы анализа. Выбор конкретного метода зависит от характера сточных вод анализируемых компонентов.

Гравиметрический – основан на определении массы вещества. В ходе анализа вещество отгоняется в виде какого-либо летучего соединения или осаждается из раствора в виде малорастворимого соединения.. Осадок взвешивается в виде соединения строго определенного состава, весовая форма по составу совпадает с осаждаемой. По весу высушенного или прокаленного осадка вычисляется содержание определенного компонента в данном образце. Достоинства: высокая точность, отсутствие необходимости калибровки, простота.. Недостатки: значительный расход времени на выполнение анализа.

Титриметрический .Основан на точном измерении количества реактива израсходованного на реакцию с определенными веществами. Титрированный раствор – раствор, концентрация которого известна с высокой точностью. Титрование – прибавление титрованного раствора к анализируемому для точного определения эквивалентного количества. Момент титрирования – точка эквивалентности. Титрирующий раствор – титрант. Используются реакции кислотно-основного взаимодействия, удовлетворяющие требованиям, которые предъявляются к титрометрическим реакциям. Взаимодействие должно происходить полностью и с высокой скоростью. – Методы кислотно-основного взаимодействия связанны с процессом передачи протона – Методы осаждения основаны на реакциях образования малорастворимых соединений – Методы комлексообразования используют реакции образования координационных соединений — методы окисления-восстановления объединяют многочисленную группу окислительно-восстановительных реакций. Достоинства: быстрота выполнения, простота оборудования, удобство выполнения серийных анализов, большой набор химических реакций. Недостатки: необходимость предварительной стандартофикации растворов титранта и калибровки мерной посуды.

Фотометрический. Измеряет поглощение света раствором. Приборы: Источник света – светофильтр – кювета с раствором – детектор. Конструкция прибора зависит от области спектра применения. Излучение выбирают такое, что бы соединение имело мах светопоглощение, а примеси – min. Достоинства – широкая область применения, высокая чувствительность. Недостатки: калибровка аппаратуры, посуды.

Жесткость воды отражает содержание в ней ионов кальция и магния. Жесткость, обусловленная наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, называется временной, или карбонатной (Жвр). Жесткость, обусловленная хлоридами и сульфатами этих металлов, называется постоянной (Жп). Суммарная жесткость воды носит название общей жесткости. Жесткость воды (степень жесткости принято выражать в миллимолях ионов Са2+ или Mg2+ (или обоих ионов) в 1 дм3 или 1 кг воды – ммоль/дм3 или ммоль/кг. В технической литературе встречается единица измерения степени жесткости воды – мг экв/дм3 или мг-экв/кг. Зная, что молярные массы эквивалентов ионов Са2+ и Mg2+ соответственно равны 20,04 и 12,16 мг/дм3, можно рассчитать обжую жесткость воды (в ммоль/дм3): . Часто в расчетах жесткости используют формулу:

Содержание в питьевой воде большого количества растворимых солей магния и кальция не только ухудшает ее вкус, но и обуславливает жесткость воды. Жесткая вода неприменима в ряде отраслей промышленности, теплотехники и неблагоприятна при бытовом использовании. В ней труднее развиваются многие продукты, их питательная ценность уменьшается. Резко ухудшается моющая способность и возрастает расход мыла. Способствует развитию ряда заболеваний. Питьевая вода – жесткость не должна быть выше 7 ммоль/л.Один из методов устранения жесткости воды – введение соды (Na2CO3).

37. Виды сточных вод. Классификация производственных сточных вод. Сточные воды машиностроительных предприятий. Виды сточных вод. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на 3 вида:

производственные – использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добычи полезных ископаемых.

бытовые – от санитарных узлов производственных и не производственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории, промышленных предприятий.

атмосферные – дождевые и оттаивание снега.

Производственные сточные воды делятся на 2 две основные категории:

незагрязненные (условно чистые)

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на 3 группы:

загрязнённые преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, угледобывающей промышленности)

загрязнённые преимущественно органическими примесями (предприятия рыбной, мясной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности)

загрязнённые минеральными неорганическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой промышленности)

Машиностроительные заводы характеризуются наличием ряда водоёмких производственных процессов, а следовательно, и образованием значительного количества, производственных сточных вод, которые в основном загрязняются отходами травильных и гальванических цехов и нефтепродуктами.

В гальванических цехах детали из металлов и сплавов подвергаются различным видам химической или электрохимической обработки. В начале поверхность изделий подвергается предварительной обработки: обезжириванию и травлению с применением различных растворов кислот, щелочей, солей металлов. Отработанные растворы травильных ванн образуют кислые и щелочные сточные воды. В каждом травильном отделение существует 2 вида сточных вод: концентрированные и разбавленные. Разбавленные являются промывными водами.

38.Методы очистки сточных вод. Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

процеживания через решётки

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

Физико-химические методы. В большинстве случаев использование физико-химических методов выделения загрязняющих веществ из сточных вод позволяет в дальнейшем рекуперацию.

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

При термической очистке сжигают жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

источник

Деятельность человека, как и любого другого живого существа, всенепременно сопровождается выделением немалого количества отходов жизнедеятельности. В современных условиях практически все из них уносятся вдаль водами канализационных рек. Наконец, нашу цивилизацию практически невозможно себе представить без огромного количества заводов и прочих предприятий, которые также во множестве продуцируют сточные воды.

Очистка сточных вод является процессом, после прохождения которого стоки пригодны для использования в технических целях или же возврата в окружающую среду без ущерба для последней. Словом, способ зависит от дальнейшего использования жидкости. К примеру, сточные воды от раковин – не то же самое, что содержимое сливных ям, куда спускается содержимое унитаза.

В апреле 1993 года более 400 тысяч человек в Милуоки оказались на больничной койке в результате попадания в питьевую воду криптоспоридии. После этого случая, который получил мощный резонанс в ВОЗ, мировая общественность стала намного осторожнее относиться к той жидкости, которая течет из-под кранов под видом «питьевой воды». Это мнение только окрепло после обнародования некоторых случаев эпидемий в Индии, в результате которых сотни человек умерли. А ведь дело было в обычной кишечной палочке, попавшей в водопровод из плохо очищенных стоков! Так что очистка сточных вод – чрезвычайно важный процесс, который сохраняет жизнь и здоровье людей.

Любые загрязнители коренным образом меняют вкус, цвет и запах жидкости, не говоря уже о ее пригодности для использования в пищевых или технических целях. Наиболее опасными являются промышленные стоки, так как в них нередко содержатся такие концентрации тяжелых металлов и иных веществ, которые в десятки и сотни раз превышают самые «оптимистичные» ПДК. Конечно, в этом случае все зависит от конкретного производства, которое сбрасывает сточные воды. Канализация среднестатистического города по сравнению с ними может показаться «родником», так как в ней, по крайней мере, не бывает радиоактивных изотопов или огромного количества тяжелых металлов.

Опасные загрязнения, которые делают воду непригодной для питья и использования в бытовых целях, можно квалифицировать как физические, химические, биологические факторы. Особняком стоит выброс радиоактивных изотопов. Соответственно, классификация загрязнений будет идентична причинам, которые их вызывают:

• Механические факторы. Характеризуются резким увеличением мельчайшей механической взвеси в жидкости.
• Химические. В воде повышено содержание любых химических соединений. При этом не имеет значения, могут ли эти вещества оказывать негативное влияние на здоровье человеческого организма.
• Биологические и бактериологические (бытовые сточные воды). Очень опасный вид загрязнений, так как в этом случае в воде превышено содержание микроорганизмов. В самом начале статьи мы уже говорили, чем это чревато.
• Тепловые загрязнения. Так называется сброс в реки и другие водоемы воды из прудов-охладителей при ТЭЦ и АЭС. Не стоит относиться к этой разновидности легкомысленно, так как подобные явления приводят к массовой гибели эндемиков, приспособленных к низким температурам воды, которые характерны именно для нашей местности.
• Радиоактивные. В воде и донных осадках обнаруживаются радиоактивные изотопы. Такое бывает, когда неисправна система сточных вод на некоторых промышленных предприятиях или АЭС.

В наших условиях наиболее распространены стоки трех типов:

• Примеси неорганического происхождения, включая даже нетоксические соединения.
• Вещества органического происхождения.
• Смешанные стоки.

Очень опасны отходы металлургических производств, так как в них содержится огромное количество тяжелых металлов и прочих токсичных соединений. Они изменяют физические свойства воды. В тех водоемах, куда попадает эта отрава, погибает все живое, включая деревья и прочую растительность по берегам. Органику же сбрасывают нефтеперерабатывающие комплексы и подобные производства. В стоках есть не только сравнительно безопасная нефть, но и предельно ядовитые фенолы и подобные им вещества. Кроме того, не следует сбрасывать со счетов предприятия животноводческого типа.

Они выбрасывают гигантское количество органики. Последний вызывает резкое ухудшение органолептических свойств воды. В водоемах, куда попадают сточные воды предприятий, происходит резкое развитие микроскопических водорослей, цветение, в жидкости до минимума падает содержание кислорода. Рыбы и прочие гидробионты погибают. Производство электроники, в том числе травление печатных плат и выпуск радиотехнической продукции различных типов, дает стоки смешанного типа. В их составе имеются красители, тяжелые металлы, ацетон, фенолы и прочие соединения.

В настоящее время ученые всего мира бьют тревогу, так как в Мировой океан попадает гигантское количество нефти. Она образует на поверхности воды тончайшую пленку, которую порой можно заметить только по радужным разводам. Это не только приводит к значительному ухудшению органолептических свойств жидкости, но и к резкому снижению поступления кислорода, который попадает в океан путем диффузии. Опять-таки страдают гидробионты, причем особенно бьет нехватка этого вещества по кораллам, численность которых в морях и океанах катастрофически падает с каждым годом. Всего лишь 10 мг нефти и нефтепродуктов делают воду абсолютно непригодной для питья и жизни живых существ.

Чрезвычайно опасны фенолы, о которых мы неоднократно упоминали выше. Они присутствуют в стоках практически всех промышленных предприятий. Особенно это относится к тем из них, которые занимаются производством кокса. В присутствии этих веществ происходит массовая гибель обитателей прудов, рек, морей и океанов, а сама вода приобретает крайне неприятный, гнилостный запах.

На очистные сооружения сточных вод попадают стоки следующего состава:

• Белки – 28%.
• Углеводы – 17,5%.
• Жирные кислоты – 10%.
• Масла, жиры – 27%.
• Детергенты – 7%.

Как можно заметить, основная доля загрязняющих веществ – органика. В промышленных условиях обсуждать какой-то состав сточных вод бессмысленно, так как в каждом случае он свой. В частности в некоторых случаях прямо в реку (!) сбрасывается якобы очищенная «вода», которая по внешнему виду и составу напоминает использованное моторное масло.

Как правило, в загрязнении среды виноваты промышленные и социальные объекты, а также животноводческие и птицеводческие фермы. Очень опасны твердые отходы, которые образуются при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также стоки, образующиеся в процессе деревопереработки. Водный и железнодорожный транспорт дают немало отходов биологического происхождения. При попадании в водные источники они вызывают их обсеменение кишечной палочкой или яйцами глистов. Особенно опасно, когда выше по течению реки стоит какое-то медицинское учреждение.

Обработка включает в себя следующие способы:

• Механические. Сюда относится фильтрация, которую используют все очистные сооружения сточных вод, а также отстаивание.
• Физические. Это электролиз, аэрация, обработка стоков ультрафиолетовым излучением.
• Химические методы. Применяются специальные составы для осаждения и обеззараживания веществ, которые могут содержаться в стоках.
• Биологическая очистка сточных вод. В этом случае используются растения, усваивающие органику, а также некоторые виды простейших, улиток и рыб.

Перед началом обработки проводится подготовительная работа. Точнее, анализ сточных вод. Специалисты химических лабораторий определяют, какие именно загрязнители в них содержатся. Это помогает выбрать лучшую стратегию по их нейтрализации. Общая процедура очистки сточных вод включает отсеивание: твердых частиц, бактерий, морских водорослей, растений, неорганических примесей и органических веществ. Удаление твердых частиц – самый простой этап. Он включает в себя фильтрацию и осаждение путем отстаивания. Куда сложнее очистить сточные воды от тонких взвесей, которые обычными фильтрующими материалами не задерживаются.

Одним из наиболее простых и дешевых методов, который, тем не менее, обеспечивает высокую степень очистки, является использование активированного угля. Фильтры с этим материалом используются практически на всех предприятиях, руководство которых серьезно относится к защите окружающей среды.

Главным преимуществом угля является его высокая способность к абсорбции. Проще говоря, на поверхности частичек этого вещества имеется такое количество пор, что они могут задержать такое количество загрязняющих воду соединений, которое в несколько раз превышает объем самого угля. Именно процесс улавливания, связывания загрязняющих реагентов и называется абсорбцией. Следует отметить, что с целью очистки питьевой воды уголь использовался еще до нашей эры. Активное исследование и производство этого материала началось во время двух мировых войн. Факторами, влияющими на поглощение, являются размер частицы, площадь поверхности, структура связываемого вещества, кислотность среды (pH-фактор), температура, которую имеют сточные воды.

Древесный уголь поглощает много веществ, начиная от цветных металлов и заканчивая сложными органическими соединениями (к примеру, фенолами). Конечно, от радиоактивных соединений он не защитит, но основные виды неорганических и органических примесей с его помощью удалить можно.

В некоторых случаях для очистки могут быть использованы специальные жидкости, в состав которых входят частицы коллоидных веществ. Для чего они нужны? Все просто – микроскопические частицы, объединяясь с молекулами загрязняющих веществ, заставляют их выпадать в осадок. Явление известно как коагуляция. В некоторых очистных сооружениях используется также метод электролиза. Метод схож с предыдущим, так как ионы, образующиеся при этом процессе, также способствуют осаждению загрязняющих примесей.

Напротив, современные исследователи все чаще предлагают методы, при которых используются массивные молекулы, которые с большей эффективностью могут связывать и осаждать загрязнители. Такой процесс называют флокуляцией.

Как мы уже и говорили, очистка сточных вод может предусматривать использование отрицательно заряженных ионов. Исторически для этих целей используется сульфат алюминия, а также известь. Эти соединения вызывают резкое изменение рН воды, что приводит к гибели патогенных микроорганизмов, которые во множестве содержатся в стоках. В некоторых случаях могут использоваться вещества на основе трехвалентного железа. Некоторые химики считают, что подобные методы могли использовать еще египтяне за две тысячи лет до нашей эры. Отлично осаждает органику также перманганат калия.

Как бы там ни было, но связанная органика выпадает в виде хлопьев или геля. Эти осадки сточных вод могут быть с легкостью отловлены при помощи простейшего механического фильтра. Данный метод работает лучше всего с относительно плотными частицами (например, илом и прочими тяжелыми органическими примесями), в то же время более легкие частицы (например, микроскопические морские водоросли) лучше удаляются при помощи отстаивания. Осадительный чан должен быть достаточно большим, дабы заполнение его шло как можно медленнее. Связано это с тем, что для нормального протекания процесса требуется не менее четырех часов. После того как органические и неорганические примеси осядут на дно, воду можно считать условно очищенной, годной для использования в технических целях. Этот метод чаще используется при предварительной обработке стоков.

Затем приходит черед аэрации. Вода поступает в гигантские чаны, куда попадает сжатый воздух под большим давлением, выводимый в жидкость посредством распылителей. Вы когда-нибудь видели, как работает компрессор в обычном аквариуме? В этом случае происходит практически то же самое. Аэрация позволяет насытить воду кислородом и вывести в осадок оставшиеся органические примеси. После такой обработки жидкость чаще всего подается в специальные пруды, засаженные высшей водной растительностью (биологическая очистка сточных вод). И только потом вода считается пригодной для использования в технических целях. Ею можно поливать посадки овощей и фруктов, а также сбрасывать в природные водоемы.

источник

Жизнедеятельность любого живого существа сопровождается формированием отходов. Человек в этом плане бьет рекорды. Что касается утиля, не связанного с промышленностью, то он представлен в основном в виде твердых бытовых отходов и сточных вод. О последних мы и хотим поговорить в нашей статье.

Сточные воды представляют собой загрязненную в результате деятельности человека жидкость, которую сбрасывают в водоемы или водотоки, на рельеф, отводят в глубокие слои почвы (грунтовые воды) и т.д. Промышленные и бытовые сточные воды в основном различаются по своему составу.

Стоки частного дома содержат в себе примеси, которые можно разделить на 3 категории:

• органические вещества (продукты человеческой жизнедеятельности, пищевые отходы и т.д.);
• минеральные соединения (металлы и их неорганические соли, песок, мелкие камни и т.д.);
• биологические загрязнители (бактерии, гельминты и их личинки, одноклеточные животные и растения, грибы и т.п.).

Визуально стоки представляют собой окрашенную воду со специфическим фекальным запахом и взвесями различной природы и размеров.

И даже внешний вид сточной воды говорит о том, что ее нельзя выводить на рельеф и в водоем. Перед сбросом стоки необходимо подвергать очистке, которая доведет их качество до норм ПДК. Более подробный состав сточной воды может показать только лабораторный анализ.

Анализ стоков представляет собой определение в лабораторных условиях химического и микробиологического состава сточных вод. Результаты анализа помогут не только выбрать наиболее подходящий способ утилизации стоков, но и произвести регулировку работы уже существующих локальных очистных систем.

ФЭК — один из основных приборов лаборатории

Проведение диагностики вод осуществляют специализированные организации, например, лаборатория Роспотребнадзора вашего района. Кроме того, зачастую анализом сточных вод на платной основе занимаются ведомственные лаборатории промышленных предприятий, а также ближайшего водоканала.

Главное – лаборатория должна пройти соответствующую сертификацию и аккредитацию. Только в этом случае протокол анализа будет иметь юридическую силу.

Порядок действий для получения анализа

С вашей стороны необходимо будет правильно произвести отбор пробы.

Возьмите емкость, объемом не менее одного литра. Она должна быть хорошо вымытой и промытой проточной водой. Это поможет избежать искажения результатов анализов.

Обратите внимание! Для бактериологического анализа необходимо брать стерильную посуду с плотно закрывающейся крышкой. Такую емкость вам могут предоставить в самой лаборатории.

По правилам, необходимо ополоснуть емкость для отбора проб той водой, которую хотите подвергнуть анализу.

Заполните сосуд так, чтобы от горлышка до верхнего уровня отобранной жидкости оставалось небольшое пространство.

Отвезите емкость с водой в лабораторию.

Обратите внимание! Воду необходимо доставить в лабораторию как можно быстрее, так как концентрация химических соединений и содержание микроорганизмов в воде может поменяться при отстаивании.

На анализ в зависимости от результатов и количества исследуемых показателей требуется в среднем двое суток, на это указывают финские технологии.

Для сточных вод загородного дома необязательно проводить полную диагностику, включающую в себя выявление в воде мышьяка, меди, цинка и тяжелых металлов и других загрязнителей, характерных больше для производственных стоков.

Достаточно определить качество воды по описанным ниже показателям.

1. Запах сточных вод до очистки, естественно, очень специфичный и определяется наличием в стоках органических продуктов жизнедеятельности. Очистка воды должна существенно снижать запах или полностью устранять его, особенно при сбросе в водоем рыбохозяйственного или питьевого назначения, для вод которых норматив по запаху составляет 2 балла.
2. Цветность измеряется в градусах, и для сточных вод ее показатель обычно очень высок. Чем больше цветность, тем более глубокая очистка требуется. Так как цветность чаще всего связана с органикой, то для понижения этого показателя самой эффективной будет биологическая очистка. Для водоемов цветность воды не должна превышать 20 градусов.

Шкала для определения цветности

Бактериальные колонии в чашках петри

Многие думают, что анализ и очистка стоков не являются важным мероприятием, так как считают соблюдение экологических нормативов блажью, продолжая загрязнять окружающую среду. Но это неверное мнение. Так как загрязнители в итоге попадут в ваши локальные источники питьевой воды, например, колодцы, и негативно скажутся на растительности вашего и окружающих участков.

Кроме того, российское природоохранное законодательство предусматривает уголовную ответственность за сброс загрязненной воды не только для промышленных предприятий, но и для владельцев загородных участков.

Получить стоки, анализ которых не будет выявлять превышений по основным показателям, можно, установив очистные сооружения локального типа. Не стоит сбрасывать воду в негерметичную выгребную яму, надеясь лишь на почвенную фильтрацию. Скупой платит дважды. Для несильно загрязненных органикой вод, но с определенным количеством взвесей, порой подходят самые простые септики, основная цель которых – осветление воды методом отстаивания и анаэробного разложения органики микроорганизмами самих стоков. После емкостей септиков обычно предусматривается дополнительная ступень очистки на основе почвенной фильтрации.

Но лучше всего с загрязнениями, присутствующими в хозяйственно-бытовых стоках, справляются станции биологической очистки, которые на выходе дают почти на 100% очищенную воду.

В эффективности работы вашей очистной системы вы можете удостовериться, отобрав пробу и сдав ее на анализ.

источник

Сброс в окружающую среду бытовых и промышленных стоков без предварительной обработки повлек бы за собой настоящую экологическую катастрофу.

Поскольку химический состав отходов по мере развития технологий становится все более разнообразным и агрессивным, методы очистки сточных вод постоянно совершенствуются.

Из-за большого разнообразия растворимых и нерастворимых загрязнителей в сточных водах создать универсальный способ их обезвреживания и удаления не представляется возможным.

Все эти приемы можно разделить на несколько категорий:

1. Механические.
2. Химические.
3. Биологические и биохимические.
4. Физико-химические.

Каждая из перечисленных технологий очистки включает в себя несколько ступеней, требующих применения определенных технических устройств, химикатов и биологически активных препаратов.

Рассмотрим подробнее, как именно осуществляется обезвреживание сточных масс. Физико-химические и другие методы очистки сточных вод смотрите ниже.

Основаны на применении химикатов, результатом чего становится один из трех процессов:

1. Нейтрализация: данный метод призван обезвреживать кислоты и щелочи путем преобразования их в безопасные вещества. С такими загрязнителями приходится иметь дело при очистке стоков промышленных предприятий. Если в наличии имеются и кислотные, и щелочные стоки, их можно нейтрализовать путем простого смешивания. Для нейтрализации кислотных вод применяют щелочные отходы, едкий натр, соду, мел и известняк. Для реализации данного метода на предприятиях устанавливают фильтры и различные устройства.
2. Окисление: окислению подвергают те виды загрязнений, которые невозможно обезвредить другими способами. В качестве окислителей применяют кислород, бихромат и перманганат калия, гипохлорит натрия и кальция, хлорную известь и другие реагенты.
3. Восстановление: с помощью данного метода можно обезвредить соединения хрома, ртути, мышьяка и некоторых других элементов, которые являются легковосстанавливаемыми. В роли реагентов выступают диоксид серы, гидросульфит натрия, водород и сульфат железа.

Промышленная очистка воды

В рамках данной методики помимо химических реагентов применяют различные микроорганизмы, употребляющие органические загрязнения в качестве пищи. Очистные станции, работа которых основана на этом принципе, можно разделить на две группы:

1. Работающие в естественных условиях: могут представлять собой водоемы (биопруды), либо «сухопутные» сооружения (поле орошения и поле фильтрации), в которых происходит почвенная доочистка стоков. Такие станции обладают низкой эффективностью, требуют больших площадей и сильно зависят от климатических факторов.
2. Работающие в искусственных условиях: создавая искусственным путем более комфортные для микроорганизмов условия, результативность очистки удается значительно увеличить.

Сооружения, входящие в последнюю категорию, делятся на три типа:

Анаэробная система очистки с последующей очисткой МБР

Биофильтр – это установка, в которой имеется фильтрующая засыпка из керамзита, шлака, гравия или аналогичного материала. Колонии микроорганизмов образуют на нем пленку.

Аэрофильтр устроен аналогичным образом, но в нем предусмотрена принудительная подача воздуха в фильтрующий слой. Это позволяет увеличить его мощность до 4-х м и сделать процессы окисления значительно более интенсивными.

В аэротенках полезная биомасса существует в виде активного ила, который с помощью различных механических устройств перемешивается с поступающими стоками в однородную массу.

Согласно СанПиН, санитарные зоны должны быть организованы на всех водопроводов в целью сохранения водных ресурсов. Что такое охранная зона водопровода и какие требования предъявляются по защите источников водозабора, читайте далее.

Как сделать песчаный фильтр для бассейна своими руками, читайте тут.

А в этой статье http://aquacomm.ru/vodosnabzenie/zagorodnyie-doma-v/avtonomnoe-vodosnabzhenie/istochniki/skvazhina-ne-glubokaya/ot-zheleza.html вы можете ознакомиться с методами очистки воды от железа. А также вы узнаете, как определить наличие железа в воде.

Для переработки сточных вод, содержащих только органические загрязнения, применяют биологический метод. От биохимического он отличается только отсутствием химикатов.

Наиболее производительными являются аэробные микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород.

Если они работают в сооружении с искусственными условиями, либо в биопруду, в стоки приходится закачивать с помощью компрессора воздух. Менее затратными, но и менее производительными являются анаэробные бактерии, которые кислород не используют.

Чтобы поднять степень биологической фильтрации, переработанные стоки подвергают доочистке. В большинстве случаев для этого применяют многослойные песчаные фильтры или так называемые контактные осветлители. В редких случаях используют микрофильтры.

Если стоки содержат трудноокисляемые вещества, их можно отфильтровать с помощью активированного угля или другого сорбента, либо прибегнуть к химическому окислению, например, с помощью озона.

В ходе очистки биологическим методом вода избавляется от токсичных веществ, но насыщается фосфором и аммонийным азотом.

Если такую воду сбросить в естественный водоем, эти элементы спровоцируют «демографический взрыв» среди водорослей (фосфор в количестве 1 мг обеспечивает появление 115-ти мг биомассы), что нежелательно для экосистемы водоема.

Биологическая очистка воды на предприятии

Для удаления азота применяют два способа:

1. Физико-химический: воду подвергают известкованию, за счет чего ее рН увеличивается до 10 – 11 единиц. Образующийся при этом аммиак выводят в градирнях при помощи отдувки воздухом.
2. Биологический.

Биологический метод осуществляется поэтапно:

• Сначала при помощи особых бактерий в аэротенке происходит нитрификация очищенной воды.
• Далее жидкость поступает в герметично закрытую емкость – денитрификатор, где находящиеся без доступа воздуха бактерии разрушают молекулы нитритов и нитратов (выделяется молекулярный азот) путем отщепления от них необходимого для жизнедеятельности кислорода.

Для удаления фосфора в воду добавляют известь, а также соли алюминия или железа. Фосфор вступает в реакцию, в результате которой образуются выпадающие в осадок соединения.

В данную категорию входят следующие способы:

1. Коагуляция: в стоки добавляют особые реагенты – так называемые коагулянты и флокулянты. Их действие сопровождается различными эффектами: растворимые загрязнители могут превратиться в нерастворимые хлопья, удаляемые путем процеживания; опасные компоненты распадаются на безопасные; реакция сточных масс меняется, например, с кислотной на нейтральную.
2. Ионообменный метод: чаще всего применяется с целью умягчения воды. Суть метода состоит в замене «нежелательных» ионов (в случае умягчения – магния и кальция) «безобидными», например, натрия.
3. Флотация: метод очистки сточных вод направлен на выделение нефтепродуктов. В сточные массы подается воздух, образующий множество пузырьков. Частички нефтепродуктов имеют свойство прилипать к таким пузырькам, вследствие чего они оказываются на поверхности в виде пены. Ее можно удалить посредством специальных скребков либо путем поднятия уровня воды – при этом пена сама стечет в приемный лоток.

Процесс физико-химической очистки воды

Если загрязнители не обладают достаточной «прилипчивостью», ее стимулируют путем введения специальных реагентов.

Существует несколько разновидностей флотации: напорная, механическая, биологическая, пенная, пневматическая.

Кроме указанных методов в рамках физико-химической очистки применяют обратный осмос, выпаривание, экстракцию и многое другое.

Здоровье человека во многом зависит от качества потребляемой воды. Так как водопроводная вода далека от идеала, люди все чаще устанавливают фильтры для воды. Обзор типов фильтров вы найдете на нашем сайте.

Какую модель насосной станции для дачи лучше приобрести, рассмотрим в этом материале.

Механическим способом избавляются от нерастворимых включений. В большинстве случаев эта стадия является предварительной и используется в сочетании с другими видами очистки. Данная методика включает три этапа.

Также часто называют гравитационной очисткой. В ходе отстаивания примеси с большей, чем у воды, плотностью собираются на дне, а легкие – всплывают. К последним относятся многие примеси, характерные для стоков промышленных предприятий: масла (отстойник называют маслоуловителем), жиры (жироловушки), нефть (нефтеловушки) и смолы (смолоуловители). Ранее отдельные жироловушки применялись и для очистки бытовых стоков, но сегодня их функция возложена на особые устройства, которыми оснащаются отстойники.

Для удаления песка и других взвесей минеральной природы применяют особую разновидность отстойников — песколовки. Они могут быть трубчатыми, статическими и динамическими.

В силу особенностей технологии гравитационным методом очистки удается выделить только 80% примесей, поддающихся такой обработке. В среднем это количество составляет всего 60% от общего объема нерастворенных примесей. Чтобы сделать отстаивание более эффективным, применяют такие методы, как осветление при помощи взвешенного фильтра, биокоагуляцию и преарэрацию (бывает с избыточным илом или без него).

Содержащий большое количество яиц гельминтов и болезнетворных бактерий осадок подвергают доочистке при помощи анаэробных микроорганизмов в септиках и метантенках.

Для отсеивания крупных взвешенных частиц (плотность почти равна плотности воды) стоки процеживают через установленные на их пути решетки и сита.

Вместо сит применяют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры.

Существуют специальные устройства – микропроцеживатели, представляющие собой оснащенный сеткой барабан. Отсеянные примеси смываются в бункер-уловитель струей воды, бьющей из специальных форсунок.

источник

Дата публикации: 01.09.2013 2013-09-01

Статья просмотрена: 13731 раз

Кутковский К. А. Виды сточных вод и основные методы анализа загрязнителей // Молодой ученый. — 2013. — №9. — С. 119-122. — URL https://moluch.ru/archive/56/7745/ (дата обращения: 01.06.2019).

Воды и атмосферные осадки, которые поступают в естественные водоемы с территорий населенных пунктов и предприятий, принято называть сточными водами. Отвод данных вод осуществляется посредством канализации или естественным путем.

Сточные воды это в большей или меньшей степени загрязненные в результате использования бытовые, промысловые и производственные воды, содержащие отбросы или отработанное тепло, а также отличающиеся изменившимися в отрицательную сторону физическими и биологическими свойствами [1, с. 1287]. Из этого можно сделать вывод о, безусловно, антропогенном происхождении и неоднородности стоков, а также о сложности очистки или утилизации данного продукта антропогенной деятельности.

Из-за ухудшившихся биологических и физических свойств, сточные воды пагубно влияют на развитие всей биосферы. Сточные воды провоцируют и ускоряют эвтрофикацию водоемов из обильного содержания в них фосфора и азота, а также приводят к изменению естественных биоценозов и, как следствие, гибели биологических видов, загрязнению объектов водопользования, используемые человеком в качестве источника питьевой воды. Так же происходит обильное воздействие на артезианские бассейны: их биологическая чистота несопоставима с их состоянием до научно-технической революции, обусловившей эру активного антропогенного воздействия на природу.

Вследствие научно-технической мысли, ее развитии и повсеместном внедрение, источниками сточных вод являются практически любые антропогенные объекты: жилые дома, образовательные учреждения, медицинские объекты, торговые склады и точки реализаций товаров, различные сервисные организации, АЗС, металлургическая промышленность, пищевая промышленность, фармацевтической промышленность, сельхозяйственные угодья и т. д.

Для контроля качества и объема поступления сточных вод разрабатываются законы и подзаконные акты, происходит внедрение и разработка как новых, так и уже зарекомендованных себя методов очистки. Формируется всесторонний анализ сточных вод, позволяющий разработать оптимальный алгоритм очистки (с учетом характера загрязнителей) для каждого промышленного объекта и оценить качество воды, покидающей очистные сооружения. Любые нарушения влекут за собой штрафы и санкции, прописанные как в Водном кодексе РФ, так и в Уголовном кодексе РФ.

Определим, какими характеристиками обладают сточные воды, и как загрязнители влияют на процесс очистки. Для начала определим классификацию сточных вод и особенности отдельных их типов.

Виды сточных вод

1) Хозяйственно-бытовые. Этот тип стоков в основном поступает из жилых домов, а так же объектов социального пользования(больницы, образовательные учреждения, торговые центры и т. д.). Отведение происходит посредством хозяйственно-бытовой и общесплавной канализации. Состав загрязнителей: 58 % — органика, 42 % — минеральные вещества. Особенность — высокое содержание азотсодержащих соединений и фосфатов, значительная степень фекального загрязнения.

2) Промышленные сточные воды. Основной загрязнитель — объекты промышленности и предприятия различного рода деятельности. Отведение происходит посредством промышленной канализации. Спектр загрязнителей характеризуется видом промышленной деятельности. Содержат органические и неорганические элементы. Наибольшую опасность для гидросферы и человека представляют нефтепродукты, органические красители, фенолы, поверхностно-активные вещества, сульфаты, хлориды и тяжелые металлы.

3) Поверхностные сточные воды. Основное поступление из дождевых и талых вод, формирующихся из атмосферных осадков, проникающих в почву и стекающих в водоемы посредством ливневой канализации с территории промышленных предприятий и населенных пунктов. Спектр возможных загрязнителей широк и определяется особенностями территории и видом антропогенной деятельности, преобладающей в районе стока.

Анализ сточных вод

Рассмотрим основные источники поступления сточных вод в экосистемы: промышленные и бытовые объекты, на них приходится основная доля поступающих на очистные сооружения стоков. [2, с. 59] Анализ именно этих источников позволяет понять специфику оценки качества сточных вод и спектр загрязнителей. На выходе из очистных сооружений не должно быть примесей, содержишихся в характерной для той или иной природы стоков, либо их количество должно быть минимальным (определяется нормативами).

Для анализа качества вод используются следующие параметры: температура, цветность, запах и прозрачность. Физические показатели качества воды малоинформативные и понятны на интуитивном уровне. Для всех типов сточных вод характерна повышенная температура, специфический запах и сниженная прозрачность (определяется по шрифту). Изменение цветности (измеряется в градусах платинокобальтовой шкалы) присущи промышленным сточным водам и зависят от вида производственной деятельности.

Так же важным методом анализа качества вод является химический анализ. Реакция (рН) коммунальных сточных вод, как правило, нейтральна (6,5–8), а реакция промышленных стоков подвержена изменениям от сильнокислой (рН менее 3) до сильнощелочной (рН более 11) в зависимости от источника поступления. В процессе очистки реакция сточных вод должна стать нейтральной.

Для определения доли примесей как сухих, так и растворенных, используется такой параметр как «сухой остаток», отражающий степень загрязненности воды примесями. Данный параметр берется из нефильтрованной пробы. Он указывает на количество в воде примесей, как взвешенных (руда, окалина, известняк, кокс и т. д.), так и растворенных. В зависимости от содержания примесей сточные воды принято делить на четыре категории: первая — сухой остаток менее 500 мг/л (коммунальные сточные воды), четвертая — выше 30 000 мг/л. Отметка 5000 мг/л разделяет вторую и третью категорию. [4, с. 76]

Процесс очистки сточных вод от взвешенных примесей происходит путем механических методов очистки, самым распространенным из которых является метод отстаивания. Для прогнозирования эффективности этого метода используется показатель «оседающие вещества». Проба воды помещается в цилиндр, после чего оценивается, какое количество взвешенных веществ осядет за 2 часа. Измеряется в мг/л и процентах от сухого остатка. Оседающие вещества в городских сточных водах, как правило, составляют 65–75 %.

Необходимость вычисления сухого остатка обусловлена дальнейшей обработкой промышленных и коммунальных стоков при помощи биологических методов (бактерии), и на этой стадии количество взвешенных веществ не должно превышать 10 г/л.

Следующим важным параметром сточных вод является зольность твердых примесей. Прокаливание сухого остатка проводят при температуре «красного» каления (500–600°С), в результате чего часть химических соединений сгорает и улетучиваются в виде оксидов, углерода, водорода, азота, серы и других примесей, вес пробы уменьшается. Массу остатка, называемого золой, делят на первоначальную массу образца и получают зольность, выраженную в процентах. Для городских сточных вод характерна зольность 25–35 %.

Еще одним показателем является окисляемость. Данный показатель является санитарным, сфера его актуальности распространяется также не только на сточные воды. Окисляемость указывает на степень загрязнения воды органическими и неорганическими веществами, но также он используется для оценки степени органического загрязнения. Окисляемость определяется при помощи аэробных гетеротрофных бактерий (биохимическая окисляемость) и посредством химических реакций (химическая окисляемость — бихроматная, иодатная и т. д.).

Единицами измерения окисляемости является потребление кислорода: БПК и ХПК — биохимическое и химическое потребление кислорода, выраженное в миллиграммах О2 на литр. Большое значение имеет соотношение БПК к ХПК, которое позволяет прогнозировать, какое количество загрязнителей может быть удалено при помощи биологических методов очистки. [3, с. 141]

Химическая окисляемость определяет общее содержание в воде восстановителей — органических и неорганических, реагирующих с окислителями. В сточных водах преобладают органические восстановители, поэтому, как правило, всю величину окисляемости относят к органическим примесям воды.

Важнейшими показателям для сохранности гидросферы и эффективности биологической очистки является содержание фосфора и азотистых соединений. В сточных водах определяется содержание общего, нитратного, нитритного и аммонийного азота. От количества соединений азота зависит степень эффективности биологической очистки. При малом содержание азота в производственных сточных водах на стадии биологической очистки добавляют в воду хлористый аммоний. В хозяйственных стоках концентрация соединений азота всегда высока, из-за обилия поступающих веществ, связанных с процессом человеческой жизнедеятельности.

Концентрация фосфора в сточных водах всегда превышает ПДК. Основой поступления фосфатов в сточные воды служат фосфатные компоненты синтетических моющих средств и фекальные стоки, поступающие как из хозяйственной, так и из промышленной сферы. Избыток фосфорсодержащих соединений является одной из главных причин эвтрофикации водоемов.

Следующими показателями состояния сточных вод являются сульфаты и хлориды. Концентрация сульфатов в городских сточных водах обычно находится на уровне 100- 150 мг/л, хлоридов — 150–300 мг/л. В промышленных стоках (в частности, на металлургических заводах) уровень хлоридов и сульфатов значительно выше, к тому же к ним добавляются цианиды, аммиак и роданистые соединения.

Представленные выше показатели важны для оценки загрязненности стоков, так же их следует учитывать и в процессе трактовки данных, полученных в ходе иных анализов. Концентрацию хлоридов важно знать при определении ХПК, так как хлориды окисляются бихроматом калия до молекулярного хлора. Поэтому при концентрации хлоридов более 200 мг/л требуется их предварительное осаждение или введение поправки к результату анализа ХПК. Синтетические поверхностно-активные вещества, или СПАВ, так же являются серьезными загрязнителями естественных водоемов. Воздействие СПАВ напрямую влияет на эвтрофикацию рек и озер, угнетение процессов самоочищения гидросферы, торможение биохимических процессов в водоемах, вызывая другие губительные для биоценоза процессы.

Большинство СПАВ — органические вещества, состоящие из двух частей: гидрофобной и гидрофильной. Гидрофобная часть СПАВ соединена обычно с одной гидрофильной группой. В зависимости от физико-химических свойств гидрофильной части СПАВ делятся на три основных типа: анионактивные, катионоактивные, неионогенные. Каждый тип в свою очередь делится на классы в зависимости от химического состава гидрофобной части.

Примерно 75–80 % всех СПАВ, применяемых в быту и промышленности, составляют анионактивные. Важнейшим из них являются: алкилсульфаты с общей формулой R—O—SO₃Na (где R — углеводородный радикал с числом углеродных атомов от 10 до 20); алкилсульфонаты R—SO₃Na (с числом углеродных атомов 12–15) и алкиларилсульфонаты R—C₆Н₄—SO₃Na (с числом углеродных атомов в радикале 5–18).

Так же присутствие СПАВ резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений, во время очистки сточных вод поверхностно-активные вещества замедляют процессы осаждения твердых взвешенных частиц, провоцируют появление пены в очистных сооружениях и препятствуют биологической очистке. Для предотвращения данных процессов содержание СПАВ в стоках, поступающих на стадию биологической очистки, не должно превышать 20 мг/л. Некоторые фракции (в частности, жесткие СПАВ) предварительно должны быть полностью удалены химическими и физико-химическими методами.

Поверхностно-активные вещества присутствуют во всех сточных водах, в том числе и хозяйственно-бытовых. Источниками СПАВ в сточных водах является результат широкого применения их в быту и промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих, дезинфицирующих препаратов.

Наиболее высокая концентрация токсических веществ определяется в промышленных сточных водах и классифицируются на две категории — неорганические и органические. К органическим токсическим веществам относятся нефтепродукты, смолы, карбоциклические соединения, пестициды, красители, кетоны, фенолы, спирты и СПАВ. Неорганические компоненты представлены солями, щелочами, кислотами и различными химическими элементами (хром, алюминий, свинец, никель, фтор, бор, железо, ванадий и т. д.).

В хозяйственно-бытовых и сельскохозяйственных сточных водах основными биологическим загрязнителями являются бактерии, вирусы, патогенные простейшие и яйца гельминтов, источником которых являются люди и животные.

Для оценки фекальной загрязненности сточных вод используются микробиологические анализы — определение общего микробного числа и количества общих колиформ (коли-тест). Основная задача данных анализов оценить степень фекального загрязнения воды, а не выявление самого факта наличия патогенных микроорганизмов. Вывод делается на основе степени загрязнения сточных вод фекалиями: чем выше уровень загрязнения, тем выше вероятность присутствия патогенных организмов в воде.

Бактериологический анализ сточных вод необходим для оценки эффективности работы очистных сооружений и дает представление о необходимых корректировках процесса очистки сточных вод. Дезинфекция проводится хлором, который оказывает негативное воздействие на качество воды.

Последним показателем является растворенный кислород. Содержание растворенного кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Он также необходим для самоочищения водоемов, т. к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов. Поэтому важным фактором является соблюдение качества очищенной воды, поступающей в естественные водоемы. [5, с. 49]

Оценка качественного и количественного состава загрязнителей сточных вод необходима не только для составления плана очистных мероприятий, но и для повышения их эффективности, а так же для мониторинга и последующего прогнозирования негативного антропогенного воздействия на гидросферу и экосистему в целом. Проблемы загрязненности сточных вод, методов очистки и возвращения в естественные источники или их повторное использование, давно перестали быть чем то далеким и несбыточным. За последние 150 лет качество наземных и подземных источников воды резко ухудшилось и требует не только использования современных норм и стандартов, но так же и поиск, разработку и внедрение новых идей и подходов, как к контролю поступающих загрязняющих веществ, так и к методам очистки сточных вод.

1. Советский энциклопедический словарь/Научно-редакционный совет: А. М. Прохоров (пред.).- М.: «Советская энциклопедия», 1981.- 1287 с.

2. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов/С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков, В. И. Калицун.- М.:Стройиздат, 1996.- 59 с.

3. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О. А. Юшманова М.: Агропромиздат 1985.- 141 с.

4. Евилович А. З. Утилизация осадков сточных вод М.: Стройиздат 1989.- 76 с.

5. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения Под редакцией И. К. Гавич М.: Агропромиздат 1985.- 49 с.

источник