Меню Рубрики

Технологический анализ очистки сточных вод

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.
Читайте также:  Анализ на воду хим анализ

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

Исследование качественного и количественного состава сточных вод, поступающих на очистку, и сбрасываемых в водоем. Определение показателей реки Сухона в связи со спуском в нее сточных вод г. Тотьма. Анализ технологических процессов очистки сточных вод.

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

Министерство образования Российской Федерации

«Оценка качества очистки сточных вод»

студент 5 курса Астепкин Р.Е.

Вода — самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Это ценнейший природный ресурс. Она играет исключительно важную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производствах. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей. Вода входит в состав организма человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Вода — непременный агент фотосинтеза. Она имеет высокую диэлектрическую проницаемость, благодаря чему присоединяет и удерживает почти все вещества. Это отличительный теплоноситель и охладитель. Вода обладает таким уникальным качеством, как большое поверхностное натяжение, вследствие чего способна подниматься по капиллярам в почве.

Совершая круговорот в природе, вода участвует в формировании поверхности Земли. Она разрушает, растворяет и транспортирует неорганические вещества, способствует отложению осадочных пород и образованию почвы.

Вода оказывает существенное влияние на климат и погоду, так как обладает высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью. Аккумулируя солнечное тепло, она при больших скоплениях выравнивает годичные и суточные колебания температуры.

В мире на одного человека ежегодно расходуется в среднем 30 м3 воды, из них 1 м3 для питья. В некоторых странах на одного человека приходится всего 2 м3 воды в год. Здесь она оказывается одним из самых дорогих ресурсов. В нашей стране в мелких населенных пунктах потребление воды не превышает 30 л в сутки на 1 человека, в некоторых районах — даже 5-6 л. В жилищах с канализацией и водопроводом оно достигает 200 л/сут, а в домах, оборудованных горячим водоснабжением, — еще выше.

Водная среда, водоемы в зависимости от санитарного состояния могут быть местами развития организмов, которые по-разному приспособлены к уровню загрязнения и процессам, происходящим в этих условиях.

Речная вода более или менее постоянного состава, однако, во время весенних паводков, ливневых дождей в результате большого стока вода делается мутной, в ней нередко появляются химические вещества, используемые для удобрения. Качество зависит от сезона года, а так же местности, в которой протекают реки.

Соленые воды составляют 94,2 % всех водных ресурсов Земли. Они занимают свыше 70% поверхности земного шара, но используются недостаточно. Запасы же пресной воды на Земле незначительны: с учетом части подземных вод их около 30 млн км3. Причем большая часть этой воды (97%) приходится не ледники Антарктиды, Гренландии, полярных островов и гор. Если бы весь лед распределить равномерно по поверхности Земли, то образовался бы слой толщиной 53 м.

Цель работы — оценить качество очистки сточных вод МУП «Водоканал» г. Тотьма.

· Исследовать качественный и количественный состав сточных вод, поступающих на очистку, и сбрасываемых в водоем.

· Определить качественные показатели реки Сухона в связи со спуском в нее сточных вод г. Тотьма.

Вода является основным компонентом любой живой ткани. Вода в организме находится в трех жидкостных фазах: внутриклеточной, внеклеточной, трансцеллюлярной. Содержание воды в различных тканях и секретах колеблется в очень широких пределах: в скелете-22%, в печени, мышцах, мозге, сердце, коже и соединительной ткани 70-80%, в плазме крови 90%, в поте, слюне 99,5%. Таким образом, вода является основной составной частью многих тканей и секретов организма.

Обмен веществ тесно связан с водой. Она является растворителем для большинства соединений и служит средой, в которой протекают все реакции обмена веществ. Основные процессы, связанные с обменом веществ (ассимиляция, диссимиляция, диффузия, осмос, резорбция, фильтрация и другие), протекают только в водных растворах органических и неорганических веществ. В водной среде осуществляются пищеварение и усвоение пищи в желудочно-кишечном тракте, транспортировка питательных веществ к различным тканям. Вода является непосредственным участником процессов окисления, гидролиза и других реакций обмена. Она необходима для выведения различных вредных веществ, образующихся в результате обмена. В связи с этим при недостаточном поступлении воды возникает интоксикация организма. Испаряясь с поверхности кожных покровов и дыхательных путей, она играет важную роль в процессах терморегуляции организма.

Вода участвует в обмене веществ, непрерывно выделяется из организма через почки, легкие, кишечник и кожу (готовые железы).

При дефиците воды наступает расстройство многих физиологических функций организма: нарушается обмен веществ, нарастает количество молочной кислоты, в тканях снижаются окислительные процессы, увеличивается вязкость крови, повышается температура тела, учащается дыхание и резко снижается аппетит.

Вода в организме выполняет механическую роль, облегчая скольжение трущихся поверхностей (суставы, связки, серозные и слизистые покровы.

Поверхностные водные системы — ручьи, реки, озера, пруды — загрязняются в основном бытовыми промстоками. На чистоту поверхностных вод в сельской местности влияют стоки, смывающие с полей, ядохимикаты, удобрения, а зачастую бытовой мусор и навоз из сел и ферм. Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностными и ливневыми стоками с территории санитарно неблагоустроенных населенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды. В связи с этим проводится гиперхлорирование питьевой воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений. Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод остаются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитридный азот. Основным источником загрязнения являются сточные воды различных производств, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностный сток.

Из-за нестабильной работы большинства предприятий, их тяжелого финансового положения, а также неудовлетворительного бюджетного финансирования выполнение водоохранных мероприятий в стране ведется крайне низкими темпами.

Неблагополучное состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров, из-за поступления в них с поверхностным стоком и сточными водами больших количеств загрязняющих веществ. Значительный ущерб малым рекам наносится в хозяйственной деятельности из-за нарушения режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и попадания в водотоки органических и минеральных загрязнении, а также смыва почвы в результате водной эрозии.

Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной и целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Существенное влияние оказывают сельскохозяйственные угодья, а так же пастбища и животноводческие фермы.

Размеры бытовых городских стоков, подобно промышленности, сбрасываемые в канализацию. Концентрация органических веществ в этих отходах зачастую выше, чем в бытовых. Особенно много сточных вод образуется на бойнях, молочных фермах, пивоваренных и винных заводах, кондитерских фабриках. За счет загрязнения промышленными водами ослабляется жизнедеятельность организмов. Сточные воды промышленных, кожевенных предприятий и текстильных фабрик не только отравляют воду но и расходуют содержащийся в ней кислород. Сточные воды каменоломен делают воду мутной, в результате ухудшается проникновение света, а в связи с этим падает биологическая продукция кислорода. Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Эвтрофикация — обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств, увеличение содержание сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращение растворенного в воде кислорода воздуха, появление болезнетворных бактерий и других загрязнителей

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире. На каждого жителя России приходится свыше 30 000 мі/год воды. Однако в настоящее время из — за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную воду. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод.

В случае превышения нормы допустимой хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно — токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают естественные и антропогенные источники загрязнения вод. Первые в отличие от вторых сбалансированы процессами самоочищения вод за счет круговорота веществ в природе. Этим механизмом природа пользуется в течение всей истории существования биосферы. Антропогенные загрязнения связано с хозяйственной деятельностью человека. Сюда относят биологическое, химическое и физическое загрязнение.

Биологическое загрязнение вызывается микроорганизмами и способными к брожению органическими веществами. Такое загрязнение приводит к бактериологическому заражению (инфекционный гепатит, холера, тиф, дизентерия, кишечная инфекция). Здесь возникает проблема гигиены.

Бактериологические показатели питьевой воды. Питьевая вода не должна содержать болезнетворных микробов. Санитарным показателем качества воды по ГОСТ 2874- является титр (колититр) кишечной палочки, т. е наименьшее количество воды, в которой обнаруживается одна кишечная палочка.

Для водопроводной воды титр 300. это означает, что в 300 мл воды допускается 1 кишечная палочка.

Определяется индекс кишечной палочки (наименьшее количество кишечных палочек в 1л воды). Для водопроводной воды он должен равняться 3м. Большое количество их указывает на возможность попадания в воду болезнетворных микробов, которые вызывают кишечное инфекционное заболевание.

Общее количество микробов в воде так же служит показателем её санитарного качества. В одном мл питьевой воды по ГОСТ 2874-82 «вода питьевая допускается не более 100 микробов».

Источниками загрязнения органикой являются пищевые предприятия, молочные сахарные заводы, сыроварни, животноводство и т.д. Например, один целлюлозно-бумажный комбинат загрязняет воду, что и город с населением 500 тыс. человек. Химическое загрязнение природных вод представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глиняные частицы) так и органической природы (нефть, нефтепродукты, ПАВ, пестициды).

Органическое загрязнение обычно оценивается биохимическим потреблением кислорода БПК 5,10,25 суток. Это, позволяет определить какое, количество кислорода необходимо организмам — деструкторам для полной минерализации всего нестойкого органического вещества, содержащегося в 1л воды в течение 5-10 или 25 суток .

Вынос в гидросферу органического вещества оценивается в 300-380 млн. т. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении донных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к полному загрязнению воды в реке. Наличие суспензий затрудняет так же проникновение света на глубину и замедляет процессы фотосинтеза.

Значительный объем органических веществ, большинство которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающие загрязнения водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах.

Хлориды: в воде могут быть минерального и органического происхождения. В некоторых зонах повышенное содержание их в воде (до 100-300 мг/л) связано с засоленностью грунтов, богатых хлористыми соединениями. Такая вода не является опасной в санитарном отношении и пригодна для поения животных и хозяйственных целей.

В питьевой воде содержание хлоридов органического происхождения не должно превышать 20-30 мг/л. при отсутствии других загрязнений в воде допускается содержание хлоридов минерального происхождения до 350мг/л. вода, в которой хлоридов содержится более 500 мг/л, имеет солоноватый привкус и неблагоприятно влияет на желудочную секрецию.

Питьевая вода при содержании хлоридов 500 мг/л и выше усиливает эвакуаторную деятельность желудка и уменьшает количество, кислотность и переваривающую способность желудочного сока, что приводит к нарушению процессов пищеварения. При длительном потреблении воды с наличием хлоридов в количестве 1.0- 2.5г/л у животных изменяются некоторые показатели водно-солевого обмена, повышается артериальное давление и наблюдается расстройство пищеварения.

Сульфаты: (соли серной кислоты) могут быть в воде органического происхождения, что свидетельствует о ее загрязнении. Однако в некоторых зонах в воде содержится большое количество (до 2000-3000 мг/л) сульфатов минерального происхождения. Они придают воде горький вкус и вызывают расстройства деятельности желудочно-кишечного тракта (обладают слабительным действием, угнетают деятельность желудочных желез и др.). оптимальное содержание сульфатов в воде составляет около 50 мг/л. однако при отсутствии других показателей загрязнения допускается наличие в воде сульфатов минерального происхождения до 500 мг/л.

Читайте также:  Анализ на хлориды в воде

Активная реакция или рН: обуславливают наличием в ней органических солей животного и растительного происхождения, процессами их гниения, а так же содержанием минеральных веществ. Вода хорошего качества чаще всего нейтральной реакции, а иногда слабощелочной рН (6.5-8.5). Если в воде повышено содержание органического происхождения, а тем более имеются процессы животного происхождения, гниения, то она приобретает, кислую реакцию. Повышенное содержание солей, жесткость воды способствует сдвигам к щелочной реакции.

Неорганическое загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединение свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадают в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи организмом. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упоминать предприятия пищевой промышленности и сельского хозяйства. Например, с орошаемых земель ежегодно вымывается около 12 млн.т солей.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточным (водохранилища, озера). Ежегодно в реки сбрасывается около 160 кмі промышленных стоков, а так как большая часть сточных вод не очищается или очищается недостаточно, то они загрязняют 4000 кмі речных вод — более 12% всего речного стока.

Значительных размеров достигает концентрация загрязнений дождевых сточных вод — ливневых и талых. Текущие по улицам дождевые стоки бывают более ядовитыми, чем в сточных трубах промышленных предприятий. Попадая через канализационную сеть в открытые водоемы эти стоки отравляют природные воды.

Физическое загрязнение. Связано со сбросом тепла в воду, что приводит к потрясению всего биоценоза водоема. К физическим относят также радиоактивное загрязнение вод, попадание в водные системы различных взвесей, что приводит к изменению прозрачности воды. Неприятный запах, вкус так же относят к физическому загрязнению.

Источником теплового загрязнения служат подогретые сбросные воды теплоэлектростанций и промышленности. Повышение температуры природных вод изменяет естественные условия для водных организмов, снижает количество растворенного кислорода, изменяет скорость обмена веществ.

Прозрачность: воды зависит от наличия или отсутствия в ней взвешенных частиц различных веществ. Вода хорошего качества должна иметь прозрачность не менее 25 см, через который свободно читается шрифт Снеллена. Большая мутность воды (как от повышенной концентрации взвешенных минеральных и органических веществ, так и от растворенных в воде солей) нередко требует специальных методов обработки, улучшающих её качество.

Сточными называются воды, которые были использованы для тех или иных нужд и получили при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие их первоначальный химический состав и физические свойства.

В зависимости от происхождения, вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные); производственные (промышленные); атмосферные или дождевые.

Состав и свойства воды, водных объектов должны контролироваться в створе, расположенном на водотоках на 1 км выше ближайших по течению пунктов водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, населенные пункты и тому подобное), а на непроточных водоемах и водохранилищах — на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.

Запрещается сброс в водные объекты, на поверхность ледяного покрова водосбора пульпы, концентрированные кубовые остатки образующееся в результате обезвреживания сточных вод, в том числе содержащие радионуклиды, другие технологические и бытовые отходы.

Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенных пунктов запрещается.

Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах.

Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами государственного санитарного надзора. В этом случае нормативные требования, установленные к составу и свойствам воды водных объектов, должны быть отнесены к самим сточным водам.

Условия отведения сточных вод в водные объекты определяются с учетом: а) степени возможного смещения и разбавления сточных вод водой водного объекта на участке от места выпуска сточных вод до расчетных (контрольных) створов ближайших пунктов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования населения; б) фонового качества воды водного объекта выше места рассматриваемого выпуска сточных вод по анализам не более двухлетней давности; при наличии других — существующих и (или) проектируемых — выпусков сточных вод между рассматриваемым и ближайшим пунктом водопользования в качестве фонового применяется уровень загрязнения воды водного объекта с учетом вклада указанных выпусков сточных вод; в) нормативов качества воды водных объектов (ПДК).

Строительство очистных сооружений предусматривается в полном объеме с полной механической и биологической очисткой сточных вод.

На сооружениях механической очистки происходит осветление сточной жидкости за счет удаления из нее крупных взвесей, песка, жира и других нерастворимых веществ, путем пропуска через решетки и отстаивания при малых скоростях притока.

В состав сооружений механической очистки входят: решетки, песколовки с круговым движением сточных вод и первичные отстойники.

Состав сооружений биологической очистки:

Аэротенки предназначенные для биологического окисления органических веществ с помощью активного ила и продуваемого через сточную жидкость воздуха;

вторичные отстойники, которые служат для задержания ила после аэротенков.

В биологической очистке выделяют следующие стадии.

На первой стадии, сразу же после смешения сточных вод с активным илом, на его поверхности происходят адсорбция загрязняющих веществ и их коагуляция (укрупнение частиц несущих органические вещества), причем адсорбция обеспечивается как хемосорбцией, так и биосорбцией с помощью полисахаридного геля активного ила и благодаря огромной поверхности ила, один грамм которого занимает 100 м2. Таким образом, на первой стадии очистки, загрязняющие вещества в сточных водах удаляются благодаря механическому изъятию их активным илом из воды и началу процесса биоокисления наиболее легкоразлагающейся органики. На первой стадии за 0,5-2,0 часа содержание органических загрязняющих веществ, характеризуемых показателем БПК5, снижается на 50-60%

На второй стадии продолжается биосорбция загрязняющих веществ и идет их активное окисление экзоферментами (ферментами, выделяемыми активным илом в окружающую среду). Благодаря снизившейся концентрации загрязняющих веществ, начинает восстанавливаться активность ила. Продолжительность этой стадии составляет от 2,0 до 4,0 часов.

На третьей стадии очистки происходит окисление загрязняющих веществ эндоферментами (внутри клетки), доокисление сложноокисляемых соединений, превращение азота аммонийных солей в нитриты и нитраты, регенерация активного ила. Именно на этой стадии (стадии внутриклеточного питания активного ила) происходит образование полисахаридного геля, выделяемого бактериальными клетками. Продолжительность третьей стадии от 4-6 часов при очистке бытовых сточных вод и может удлиняться до 15 часов для сточных вод сложного промышленного состава.

Исследования проводили в лаборатории МУП «Водоканал» г. Тотьма.

Материалом для исследований служили пробы сточных вод, сбрасываемых в систему канализации г. Тотьма, и очищенных сточных вод до и после сброса в р. Сухона. Отбор проб проводили в соответствии с требованиями ГОСТ РФ 5.592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб».

Результаты анализа сравнивали с перечнем ПДК вредных веществ в водных объектах согласно СанПиН 2.1.5.980-00. «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» и нормативами ПДС загрязняющих веществ в р. Сухона.

Для определения качества речной воды и степени очистки сточных вод путем определения контролируемых показателей были выбраны из числа органолептических — прозрачность, запах, цветность; из гидрохимических — взвешенные вещества, водородный показатель (рН), азот аммония, нитраты, нитриты, фосфаты, сульфаты, хлориды, биохимическое потребление кислорода (БПКполн), содержание растворенного кислорода, перманганатная окисляемость, тяжелые металлы.

Цветность определяли в пробе воды после ее центрифугирования фотометрически по 100-градусной хромово-кобальтовой шкале цветности и выражали в градусах цветности. Степень прозрачности определяли по высоте столба жидкости в см, через который отчетливо виден специальный шрифт.

Запах определяли качественно и описывали как фекальный, гнилостный, керосиновый, фенольный и т.д. Интенсивность запаха оценивали в баллах по 5-бальной шкале.

Содержание взвешенных веществ определяли гравиметрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.110-97), который основан на выделении их из пробы фильтрованием воды через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм или бумажный фильтр «синяя лента» и взвешивании осадка на фильтре после высушивания его до постоянной массы.

Концентрацию водородных ионов (pH) устанавливали потенциометрическим методом с помощью pH-метра. Метод основан на измерении разности потенциалов, возникающих на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором, с одной стороны, и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором — с другой. Внутренний стандартный раствор стеклянного электрода имеет постоянную концентрацию ионов водорода, поэтому потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется. Измеряемая разность потенциалов определяется потенциалом, возникающим на границе внешней поверхности электрода и исследуемого раствора.

Концентрацию ионов аммония определяли методом фотометрии по реакции с реактивом Несслера (ПНД Ф 14.1.1- 95). Принцип метода основан на том, что аммоний с реактивом Несслера образует йодид меркураммония, который окрашивает раствор в желто-коричневый цвет. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию аммония в воде.

Массовую концентрацию нитрат-ионов определяли фотометрическим методом с салициловой кислотой (ПНД Ф 14.1:2.4- 95). Фотометрический метод основан на взаимодействии нитрат-ионов с салициловой кислотой с образованием комплексного соединения желтого цвета.

Содержание нитритов определяли фотометрическим методом с реактивом Грисса (ПНД Ф 14.1:23-95). Определение основано на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту и на образовании красно-фиолетового красителя диазосоеденения с б — нафталамином. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации нитритов. Протекание реакции в значительной степени зависит от pH-среды.

Измерение массовой концентрации сульфат-ионов проводили турбидиметрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.159-2000). Метод измерения массовой концентрации сульфат-ионов основан на образовании стабилизированной суспензии сульфата бария в солянокислой среде с последующим измерением светорассеяния в направлении падающего луча ( в единицах оптической плотности).

Измерение содержания хлоридов проводили аргентометрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.96-97). Титриметрический метод определения массовой концентрации хлоридов основан на образовании трудноратворимого осадка хлорида серебра при прибавлении раствора нитрата серебра к анализируемой воде. После полного осаждения хлоридов избыток ионов серебра реагирует с индикатором — хроматом калия — с образованием красновато — оранжевого осадка хромата серебра. Титрование проводят в нейтральной или слабощелочной среде (pH=7-10), поскольку в кислой среде не образуется хромат серебра, а в сильнощелочной возможно образование оксида серебра Ag2О.

Измерение массовой концентрации фосфат-ионов проводили фотометрическим методом восстановлением аскорбиновой кислотой ( ПНД Ф 14.1:2.112- 97). Метод определения основан на взаимодействий фосфат-ионов в кислой среде с молибдатом аммония и образованием фосфорно-молибденовой гетерополикислоты, которая восстанавливается аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмяно-виннокислого калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в голубой цвет.

Метод перманганатной окисляемости основан на окислении органических загрязнений (с помощью кислорода, который эквивалентен загрязнению) перманганатом калия в мягких условиях при кипячении, которое проводят только в очищенное воде.

Измерение массовой концентрации общего железа проводили фотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой (ПНД Ф 14.1:2.50 -96). Фотометрический метод определения массовой концентрации общего железа основан на образовании сульфосалициловой кистой и ее натриевой солью с солями железа окрашенных комплексных соединений, причем, в слабокислой среде сульфосалициловая кислота реагирует только с солями железа (3 + ) (красное окрашивание), а в слабощелочной среде — солями железа (2 + ) и (3 + ) (желтое окрашивание).

Выполнение измерений биохимического потребления кислорода (ПНД Ф 14.1:2:3:4.123- 97) основано на способности микроорганизмов потреблять кислород при биохимическом окислении органических веществ и неорганических веществ в воде. Биохимическое потребление кислорода определяют количеством кислорода в мг/дмі, которое требуется для окисления находящихся в воде углеродосодержащих органических веществ в аэробных условиях в результате биохимических процессов.

Содержание растворенного кислорода устанавливали йодометрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.101- 97), в основе которого лежит реакция кислорода с гидроксидом марганца (II) в щелочной среде. Последний количественно связывает кислород, переходя при этом в соединения марганца (IV). При подкислении пробы в присутствии избытка иодида калия образуется йод, количество которого эквивалентно содержанию растворенного кислорода и определяется титрованием раствором тиосульфата натрия .

Концентрацию тяжелых металлов устанавливали методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Способ основан на полном разложении органических веществ путем сжигания пробы сырья или продукта в электропечи при контролируемом температурном режиме и атомизации распыленного раствора (ГОСТ 26929-94) [4, 26].

Характеристика технологических процессов очистки сточных вод

Приемником очищенных сточных вод является река Сухона. Выпуск сточных вод расположен на правом берегу реки.

Тотьма канализована частично. Протяженность главных канализационных коллекторов — 18,3 км, уличной канализационной сети — 35,7 км, внутриквартальной канализационной сети — 24,1 км. На сети расположено 8 канализационных насосных станций, которые перекачивают сточные воды на главную канализационную насосную станцию (ГКНС), откуда они поступают в приемную камеру очистных сооружений канализации (ОСК) г. Тотьма.

Сточные воды из выгребов на очистные сооружения канализации вывозятся ассенизационными машинами. Вывозом сточных вод занимается МУП «Водоканал» г. Тотьма.

Площадка очистных сооружений канализации расположена в черте города и имеет полный цикл механической и биологической очистки сточных вод. Проектная мощность ОСК — 20 тыс. м3/сут., фактическая — 12 тыс. м3/сут.

Сточные воды через главную канализационную насосную станцию перекачиваются в приемную камеру очистных сооружений по коллектору диаметром 1000 мм. Камера оборудована аварийным переливным трубопроводом. Из камеры сточные воды поступают по лоткам в здание решеток, где происходит удаление крупных примесей решеткой РМУ-2 и агрегатом механической очистки сточных вод ХЖ 2.966.021 ПС (г. Владимир). Из здания решеток сточные воды, проходя лоток Вентури, поступают на горизонтальные песколовки с круговым движением воды.

Песколовки предназначены для выделения тяжелых минеральных примесей из сточной воды. Осадок из песколовок удаляется гидроэлеваторами и направляется в песковые бункеры (2 бункера), размещенные в сливной станции, откуда по мере наполнения вывозится грузовой машиной за пределы станции. Из песколовок сточные воды по лоткам поступают в распределительные камеры, и подаются на первичные отстойники.

Читайте также:  Анализ на хлор в воде

Первичные отстойники входят в состав технологических сооружений блока емкостей, состоящего из нескольких секций шириной 15 м каждая и объединяющего в себе илоперегниватели, аэротенки, аэробные минерализаторы, вторичные отстойники и контактные резервуары. Первичные отстойники служат для дальнейшего удаления неосевших в песколовках минеральных и органических веществ, способных к осаждению путем длительного отстаивания. Отстойники радиального типа, квадратные в плане (10х10 м), четырехконусные, без скребковых механизмов. Сточная вода подается в центральную часть отстойника и собирается периферийным лотком. Выпадающий в отстойнике сырой осадок удаляется из конусов эрлифтами и направляется в илоперегниватель, где происходит анаэробное сбраживание осадка. Из первичных отстойников сточная вода отводится в аэротенки.

Аэротенки предназначены для биологического окисления органических веществ с помощью активного ила и воздуха. Аэротенки — двухкоридорные с регенерацией 50 % активного ила. Подача стоков осуществляется рассредоточено через впускные окна распределительного лотка. Циркуляционный активный ил подается в аэротенк сосредоточенно. Распределение воздуха в аэротенках осуществляется дырчатыми полимерными аэраторами (мелкопузырчатая аэрация).

Пройдя биологическую очистку, иловая смесь по дюкеру подается в центральную часть вторичного отстойника, где происходит отделение очищенной воды от ила. Выпадающий ил удаляется из конусной части эрлифтами и направляется в аэротенк (циркуляционный ил), избыточный активный ил сбрасывают в аэробный минерализатор. Аэробные минерализаторы — сооружения, где происходит аэробное сбраживание избыточного ила. Воздух распределяется дырчатыми трубами. Для удаления осадка и отделения иловой воды предусматривается зона отстаивания. Отстоянная жидкость отводится в регенератор аэротенка. Минерализованный ил насосами перекачивается на иловые поля.

Из сборного лотка вторичного отстойника очищенная сточная жидкость поступает в контактный резервуар. Емкость контактных резервуаров определена из расчета контакта хлора со сточной водой в резервуаре не менее 30 минут. Обеззараживание не производится.

Иловые поля — площадки — уплотнители, представляют собой железобетонные резервуары, в которые осадок 98%-й влажности подается по лотку. После отстаивания иловая вода выпускается через отверстия, снабженные шиберами и расположенные в продольной стенке уплотнителя на разных глубинах в открытый лоток, размещенный в продольной галерее. Из галереи иловая вода поступает самотеком в сеть и подается иловой насосной станцией на полный цикл очистки. Осадок складируется на иловые поля очистных сооружений. Иловый осадок нетоксичен и относится к 5 классу опасности.

Эксплуатируемые очистные сооружения находятся в аварийном состоянии, требуют капитального ремонта и реконструкции.

Характеристика поступающих на очистку сточных вод

При оценке сточных вод, сбрасываемых в водоемы, большое внимание уделяется органолептическим и физико-химическим показателям.

Одним из таких показателей является прозрачность сточных вод, мерой которой служит высота столба воды, при которой сквозь нее можно читать шрифт определенного размера и типа. Хозяйственно-бытовые сточные воды поступающие на очистку должны иметь прозрачность не менее 10 см. Прозрачность сточной воды обусловлена наличием в ней нерастворенных и коллоидных примесей.

Результаты органолептических исследований представлены в таблице 1.

1. Органолептические показатели сточных вод

источник

В данной работе приведены аргументы в пользу проведения исследований сточных вод перед началом проектных работ по строительству или реконструкции локальных очистных сооружений. Раскрыта актуальность данных работ для промышленных предприятий, их сложность и специфичность. Особое внимание уделено индивидуальному подходу в проведении исследований и разработки технологии очистки сточных вод промышленных предприятий. Предложена методика проведения исследований сточных вод, которая разработана и используется в Промышленной группе ЭКОТОН.

Сегодня по всему миру существует много промышленных предприятий, очистные сооружения которых работают неэффективно, выведены из эксплуатации или вообще отсутствуют [1-3]. Это приводит к тому, что сточные воды без необходимой предварительной очистки попадают на городские очистные сооружения, наносят им значительный вред, результатом чего являются большие штрафы, налагаемые на предприятия за превышение нормативов сброса загрязняющих веществ. Совершенно недопустимой является ситуация, когда сточные воды сбрасываются в водный объект вообще без какой-либо очистки. Поэтому практически на каждом промышленном предприятии существует необходимость строительства собственных локальных очистных сооружений.

При разработке проекта строительства очистных сооружений целесообразным является использование методов обработки сточных вод, которые позволили бы извлечь из них все загрязнения. Первый вопрос, который возникает перед собственником предприятия – какие капитальные и эксплуатационные затраты необходимы для реализации проекта и какова экономическая целесообразность таких инвестиций?

В то же время, значительное уменьшение эксплуатационных затрат при незначительном влиянии на конечный результат очистки является важной задачей как для природоохранных органов, так и для собственников предприятия. Это объясняется тем, что с ростом объемов использования реагентов и энергоносителей возрастают не только прямые затраты, но и степень вторичного загрязнения окружающей среды. Поэтому реализация проекта очистных сооружений требует достижения баланса между минимизацией использования ресурсов и эффективностью предложенных технологических процессов очистки, что становится возможным благодаря внедрению современных научно-технических достижений и разработок.

Необходимым является создание таких очистных сооружений, умеренные капитальные и эксплуатационные затраты на которые позволили бы существенно снизить уровень загрязнения сточных вод и, как следствие штрафов, а при дальнейшем сбросе на городские очистные сооружения, снизить нагрузку, позволив эксплуатировать их по существующей технологии без значительного ущерба и снижения эффективности.

На первый взгляд кажется, что задача четко сформулирована и проблема загрязнения окружающей среды промышленными сточными водами почти решена – остается только построить новые или реконструировать существующие очистные сооружения с учетом новейших экологических технологий с использованием инновационных решений. Но к сожалению, это является далеко не тривиальной задачей.

Дело в том, что в связи с различным качественным и количественным химическим составом сточных вод промышленных предприятий разных отраслей невозможно разработать единую универсальную технологию очистки, которая была бы пригодна для всех предприятий в зависимости только от объемов их сбросов. Но, казалось бы, для отдельного типа промышленности, разработка такой шаблонной схемы является вполне приемлемой, что позволило бы успешно использовать ее на объектах конкретной отрасли [напр., 4].

На самом деле, даже для предприятий, которые производят подобный ассортимент товаров, технологическая схема очистки сточных вод может существенно отличаться. В наше время существует множество факторов, которые влияют на состав стоков. Рыночные отношения требуют от каждого производителя широкого и оригинального ассортимента продукции. Поэтому на состав сточных вод в первую очередь влияют технологии производства и используемое в них сырье. В качестве второстепенных факторов, свое влияние могут оказывать качество сырой воды, климатические условия, утилизация побочных продуктов и т.п. [5, 6].

Именно поэтому для внедрения эффективной технологии очистки сточных вод и строительства локальных очистных сооружений на промышленных предприятиях невозможно пользоваться устаревшими источниками информации и справочниками, или же общими решениями и разработками. Для того, чтобы предложенное решение было действительно эффективным, необходимо проводить тщательное первичное обследование, которое условно можно разделить на три основных этапа: сбор исходных данных, полевые работы и выполнение расчетов.

Результатом обследования должен быть полный спектр информации, необходимой и достаточной для разработки технологии, а также проекта строительства очистных сооружений. Но перед специалистами возникают достаточно сложные вопросы: как понять, какая именно информация является существенной? Какая будет полезной? Как не упустить важных моментов при проведении первичного обследования и не допустить ошибок при разработке проекта?

Поэтому, во избежание неверных, неэффективных или экономически нецелесообразных решений в своих проектах очистных сооружений, промышленной группой ЭКОТОН было принято решение создать на базе одного из собственных производственных предприятий специальный отдел, который с 2011 года начал проводить исследования сточных вод и обследование систем водоотведения промышленных предприятий. После первых успешно реализованных проектов, стало понятно, что такие работы необходимы и, в 2012 году, была создана специальная исследовательская лаборатория, которая сочетала возможности химического анализа с применением различных технологий очистки. Сейчас промышленная группа ЭКОТОН имеет уже две лаборатории для проведения комплексных исследований, каждая из которых насчитывает десятки успешных проектов в различных отраслях промышленности, таких как пищевая (молочная, пивоварение, мясопереработка, пищевые добавки и др.), абразивная, тяжелая, горнодобывающая, легкая (текстильная, кожевенная и др.), целлюлозно-бумажная, лакокрасочная и др. [7-13].

Сегодня, при разработке проектов строительства комплексов локальной очистки сточных вод промышленных предприятий, компанией ЭКОТОН создается рабочая группа, которая включает в себя специалистов различных отраслей и позволяет проводить первичные исследования, необходимые для его дальнейшей успешной реализации.

Использование опыта реализации большого количества проектов очистных сооружений и базы накопленной за все время работы компанией информации по методам обработки различных сточных вод и осадков, примененных современных эффективных и энергосберегающих технологий [14], а также широкий спектр имеющегося оборудования и возможности разработки и производства нового, индивидуально по требованиям заказчика, позволяют исследователями промышленной группы ЭКОТОН быстро и качественно разрабатывать эффективные решения при проведении исследовательских работ, принимая во внимание специфические факторы и условия на конкретных объектах.

Несмотря на то, что такие первичные исследования являются индивидуальными для каждого отдельного объекта, за время существования исследовательского направления, работникам лаборатории ЭКОТОН удалось организовать работу и упорядочить процесс исследований, выработав свою собственную методику их проведения [15].

Разработка успешного плана исследований, исходя из накопленного опыта, базируется на понимании того, какая именно информация необходима, и дальнейшего поэтапного ее получения. Например, для разработки технологии очистки сточных вод, необходимо провести теоретический анализ доступных методов, а также их экспериментальные испытания с подтверждением реальной эффективности. Но для этого необходимо иметь образцы воды, которые по составу соответствовали бы будущим сточным водам предприятия. Для их моделирования, необходимо подробно разработать методику отбора проб. Последнее возможно только при тщательном анализе работы предприятия и его системы водоотведения, поиска основных источников загрязнения.

Таким образом, точно определив основные цели исследования, можно разработать их поэтапный план проведения. На практике его удобно разделить на чередующиеся этапы теоретических и экспериментальных работ.

Этап 1. Сбор исходных данных для разработки технологии очистки

Этап сбора первичных данных вероятно является самым сложным. Часто, причиной тому является нежелание заказчика сотрудничать с инженерами, или непонимание важности этой работы. Но именно этот этап имеет целью определить, какие очистные сооружения необходимы и позволяет разработать оптимальную технологическую схему очистки.

Поэтому, исходя из поэтапной логики выполнения исследований, можно составить перечень важных исходных данных, которые бы позволили смоделировать пробы сточных вод и определить соответствующую технологию очистки. Конечно, этот перечень может быть длинным и отличаться в зависимости от особенностей объекта, конкретных требований и пожеланий заказчика. Его удобно разбить на следующие группы:

  • Информация о составе сточных вод, которая включает в себя источники образования загрязненных сточных вод, их состав и требования к очистке, возможность утилизации осадков и т.п.
  • Специфическая информация, в частности, особенности загрязнителей и возможности их вторичного использования, наличия или желательности повторного использования технических растворов.
  • Информация о работе предприятия, такая как сезонность работы, график работы и динамика образованием сточных вод.

Основываясь на полученной информации можно провести поиск подходящих методов очистки, разработать методику отбора модельных проб и провести экспериментальные исследования по их обработке.

Этап 2. Экспериментальные исследования.

Данный этап является наиболее важным и сложным во всей работе и требует следующих действий:

  • Отбор и составление модельных проб по разработанной методике.
  • Анализ химического состава полученных проб.
  • Анализ методов и оптимальных параметров обработки и их эффективности.

Перед проведением химического анализа сточных вод надо помнить, что он имеет свои особенности и требует отдельных методик и специальных навыков. Особая сложность заключается в том, что анализ эффективности методов обработки сточных вод желательно проводить быстро, опираясь только на основные параметры качества, как на показательные, чтобы выбрать оптимальную технологию очистки и дополнительные параметры непосредственно во время выполнения исследований.

Принимая во внимание погрешности химического анализа в условиях полевых исследований, для подтверждения эффективности выбранной оптимальной технологии, желательно проводить параллельный анализ проб в стационарной лаборатории, если существует такая возможность.

Часто бывает так, что результаты таких полевых исследований неоднозначны и их недостаточно для принятия решения об эффективности применения того или иного метода обработки сточных вод или осадков. В таком случае, следующим этапом экспериментальных робот должны быть пилотные испытания промышленного или полупромышленного оборудования.

Этап 3. Обработка полученных данных.

Последний этап является наиболее творческим и ответственным, так как исследователи должны учитывать многие факторы и принимать решения, основываясь на всей полученной в результате предыдущих работ информации. Этот этап включает:

  • Разработка оптимальной технологической схемы, корректировка ее параметров.
  • Анализ данных для разработки и реконструкции существующей системы водоотведения.
  • Подбор необходимого оборудования и систем.
  • Расчеты капитальных и эксплуатационных затрат.

На данном этапе выявляется много специфических технических параметров, на которые нельзя не обращать внимания при подготовке решения. Например, надо принимать во внимание, особенности состава сточных вод, которые определяют необходимый материал исполнения оборудования, климатические условия эксплуатации, некоторые специфические условия, такие как график работы предприятия и очистных сооружений, уровень автоматизации и т.д.

Разработанная оптимальная технология очистки, к сожалению, может потребовать корректировки. Например, особого внимания требует реагентная обработка, которая может отличаться от подобранной в результате исследований, в зависимости от наличия и доступности реагентов в регионе. Также она может меняться из-за влияния последних на образующиеся в результате работы очистных сооружений осадки, с учетом различных условий их утилизации.

При получении результатов исследований и принятии предложенного плана строительства или реконструкции локальных очистных сооружений заказчиком, можно начинать дальнейшие проектные работы.

Таким образом проведение исследований сточных вод промышленных предприятий перед строительством локальных очистных сооружений является достаточно ответственной работой, которая требует определенного времени, наличия квалифицированных кадров из разных областей, необходимых приборов, оборудования. Но затраченные ресурсы являются несущественными, если принимать во внимание риски, связанные с реализацией шаблонных проектов.

Использование доступных технологий и накопленного опыта очистки сточных вод, а также успешное сотрудничество исполнителя и заказчика в проведении исследований позволяют разработать технологическую схему учитывающую большое количество важных специфических параметров и сделать процесс исследований более простым, быстрым и полным.

Поэтому проведение исследований системы водоотведения и сточных вод промышленных предприятий и методов их обработки является необходимой работой перед строительством очистных сооружений, которые работали бы с максимальной эффективностью при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.

источник