Чем загрязнена сточная вода

Что такое сточные воды — определение, виды, способы очистки

Содержание статьи

Существует несколько определений сточных вод — согласно Водному кодексу, ФЗ №416, ГОСТ 17.1.1.01-77, различным международным документам. Они не тождественны друг другу, и из-за этого порой случаются различные юридические казусы, которые, впрочем, имеют малое отношение к технологиям очистки стоков. Если вывести усреднённую позицию, то без особой погрешности можно дать следующее определение.

Сточные воды – воды, которые образуются в результате бытовой и производственной деятельности человека, а также собираются на водосборной антропогенной (то есть созданной с участием человека) площади и в дальнейшем отводятся в места их утилизации. Важно подчеркнуть, что, например, атмосферные осадки, выпадающие над нетронутыми лесными массивами и стекающие в реки, к сточным водам не относятся, а над скверами, парками, карьерами — относятся.

Типы сточных вод и основные загрязнители

Ключевым моментом в образовании сточных вод является жизнедеятельность человека. Основная идея юридических определений состоит в том, что человечество ответственно за изменение состава той части естественного круговорота воды, которая задействуется в его деятельности, и должно, по меньшей мере, не ухудшать (а в идеале и улучшать) воду, возвращаемую в природу.

Как образуются сточные воды?

Сточные воды можно разделить на 3 глобальных класса по их происхождению.

1) Поверхностные. Образуются в процессе выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, в дальнейшем собираются на различных объектах, созданных человеком. При этом обычно собирают пыль различного состава (резиновая крошка, стройматериалы и грунты, копоть и так далее), различные нефтепродукты (капли масел, мазута, топлива, проливы технологических жидкостей), различные соли и окислы металлов, в том числе цветных и тяжёлых (из выхлопных газов, выбросов ТЭЦ).

2) Хозяйственно-бытовые. Основной источник — жизнедеятельность человечества именно как сообщества биологических организмов. Основные загрязнения — биогенного состава (экскременты, отмершие покровы, пищевые остатки) и попутные для бытовой деятельности (например, ПАВ). Совокупность биогенных загрязнителей, по сути, представляет собой набор белков, жиров, углеводов, макро- и микроэлементов и продуктов их распада, хотя с обывательской точки зрения это может показаться парадоксальным. В дальнейшем это обстоятельство необходимо иметь в виду при рассмотрении методов очистки.

3) Промышленные. Самый разнообразный по содержанию класс, поскольку количество и состав загрязнителей и их сочетание могут быть самыми разными и неожиданными. Стоит отметить, что потенциально именно промышленные сточные воды могут являть собой наибольшую опасность для окружающей среды. Это связано с тем, что именно в них могут содержаться сильнодействующие ядовитые вещества (например, цианиды, ртуть, фосфорорганические и полихлорированные ксенобиотики, радиоактивные отходы), способные в минимальных количествах полностью уничтожить любые жизненные формы на обширных территориях на длительный период.

Что содержат сточные воды?

Разберёмся подробнее, какие загрязнители могут содержаться в сточных водах.

Нормативная документация в России отталкивается от противного, вводя ограничения на содержание в стоках определённого перечня веществ. Это регламентировано Приказом №552 от 13 декабря 2016 года Министерства сельского хозяйства РФ. Основная доля указанных там загрязнителей больше относится к промышленным стокам. В хозяйственно-бытовых сточных водах выделяется 13-16 основных показателей, которые можно разделить на несколько классов.

1) Органические вещества биологического происхождения и продукты их распада. Описываются показателями БПК, ХПК, азота аммонийного, нитритов, нитратов, фосфатов. Это так называемые органические сточные воды

2) Мутность воды, описываемая содержанием взвешенных веществ

3) Попутные бытовой жизнедеятельности человека ПАВ (поверхностно-активные вещества или детергенты, в просторечии – моющие средства) и общие нефтепродукты (преимущественно горюче-смазочные материалы).

4) Транзитные минеральные вещества и свойства воды, которые мало меняются при прохождении воды через человечество и свойственны ей по самой природе. Это сульфаты, хлориды, частично железо, жёсткость, рН-фактор.

Поверхностные сточные воды, как правило, проходят мониторинг по взвешенным веществам и нефтепродуктам как наиболее типичным антропогенным загрязнениям.

Стоит отметить, что в случае сброса стоков в централизованную канализацию более высокого уровня (районную, городскую), её операторы вправе устанавливать свои нормативы, отличающиеся от требований к сбросам в водные объекты. Это связано с тем, каким набором оборудования располагает тот или иной эксплуатант централизованных очистных сооружений и насколько он может убрать то или иное загрязнение. К сожалению, в нашей стране реалии таковы, что иногда этим правом, а также монопольным положением злоупотребляют, выставляя трудновыполнимые требования и выводя тем самым абонентов на дополнительные финансовые затраты.

Также необходимо учитывать тот факт, что сброс даже очищенных стоков «на рельеф» — овраги, болота и тому подобное – в настоящее время в РФ находится в серой законодательной зоне и фактически не разрешён.

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП

Ответьте на 5 вопросов и получите ТКП на очистные сооружения и гарантированную скидку

Чем вредны сточные воды?

Поступление неочищенных сточных вод в природу может привести к катастрофических последствиям. Можно выделить следующие примеры негативного воздействия.

1) Снижение продуктивности водоёмов. Массовое падение популяции рыб, особенно ценных пород (как наиболее чувствительных к загрязнениям), появление мутаций, накопление токсинов в пищевых видах.

2) Замещение ценных видов растений и животных паразитными. При сбросе неочищенных хозяйственно-бытовых стоков из-за обилия питательных веществ происходит бурное цветение водоёмов — распространение примитивных организмов. При этом происходит падение биоразнообразия, многие виды не выдерживают конкуренции и вытесняются. Широко известны примеры — массовое размножение медуз в Южно-Китайском море, засорение «мусорной» рыбой — ротаном многих видов в России.

3) Тотальное уничтожение жизни или появление долговременных тяжёлых последствий для биосообщества, в том числе и человека. Из наиболее ярких примеров стоит указать синдром Минамата, вызванный сбросом неочищенных ртутьсодержащих стоков в Японии; загрязнение реки Теча радиоактивными отходами ПО «Маяк»; до сих пор выявляющиеся массовые мутации вследствие попадания американского боевого дефолианта «Агент Оранж» в водоёмы Вьетнама с поверхностными стоками.

Как очищать сточные воды?

Разобравшись с появлением, классификацией сточных вод и их делением по загрязнителям, посмотрим, как происходит их очистка.

Все методы очистки можно поделить на несколько основных групп. Сразу стоит отметить, что деление укрупнённое, и существуют методы, находящиеся на стыке.

1) Механическая очистка. Это любые методы, при котором происходит выделение включений различной степени крупности и фазы, при этом химический состав стока не меняется или меняется незначительно (как правило, при различных дозациях реагентов), а также не меняются фазовые состояния воды. Это различные решётки, сетчатые фильтры, жироловки, песколовки, сепараторы, волоконные и плёночные фильтры. Частично сюда относится и флотация.

2) Физическая очистка. Сюда можно отнести технологии, при которой сточной воде придаётся некоторая дополнительная энергия. За счёт этого происходит выделение загрязнений и меняется химический состав воды. Дистилляция, электрокоагуляция, центрифугирование, электродеионизация – примеры таких методов. Из стыковых способов можно отметить ионообменные технологии.

3) Химическая очистка. Предполагает добавку различных реагентов, при которых происходят реакции, изменяющие химический состав стока. Целевые загрязнения при этом удаляются в виде осадка, газовыделения, коагуляции и подобных процессов. Стоит отметить, что биологический метод, широко применяемый для очистки хозяйственно-бытовых стоков, является разновидностью химического класса. Микроорганизмы используют различные ферменты для проведения реакций, разлагающих сложные органические загрязнения до простых – воды, углекислого газа, метана, азота и кислорода. Для интенсификации применяются физические методы, например принудительное насыщение кислородом — аэрация, но в основе процесса лежат именно химические реакции.

Таким образом, мы видим, что для очистки от практически любого загрязнения можно подобрать ту или иную технологию. К сожалению, не все методы являются дешёвыми и эффективными, но, как правило, дорогостоящие или низкоэффективные (в силу своей природы) методы применяются для очистки от специфичных промышленных загрязнителей. Поэтому очень важно минимизировать попадание таких веществ в стоки. Также следует иметь в виду, что смеси некоторых веществ например, гликоли) могут вести себя непредсказуемо и требовать принципиально разных методов очистки в зависимости от соотношений в смеси и внешних факторов (например, температуры стока). Это делает очистку таких стоков затратным мероприятием, а к тому же повышает риски неполной обработки. Поэтому сейчас пристальное внимание обращают на разведение стоков различной природы в разные системы очистки, поскольку переработка их в общей массе может быть существенно дороже и неудобнее, чем по отдельности.

Перекачка сточных вод

Разобравшись с появлением, классификацией сточных вод и их делением по загрязнителям, посмотрим, как происходит их перекачка и очистка.

Перед очисткой стоки необходимо собрать и доставить до комплекса очистных сооружений. Осуществляется это с помощью канализационных насосных станций (КНС). Среди них можно выделить несколько групп.

1) Локальные КНС. Собирают стоки непосредственно от потребителей, как правило, наименьшие по размеру, обычно из металла или стеклопластика. Обычно не несут основной усредняющей функции.

2) Магистральные КНС. В них собирается сток с крупных водопотребителей и локальных КНС. Уже могут работать как промежуточные усреднители. Обычно выполняются из железобетона, при этом часто разделены на 2 зоны – сухую, где располагаются насосы и электрооборудование, и собственно резервуар-накопитель.

3) Усреднители. В принципе, функция усреднения осуществляется всеми КНС, но именно для усреднителей она является основной. Если главный функционал КНС – передать под напором стоки далее, то задача усреднителя – сделать его равномерным по времени. Поэтому усреднители обычно ставятся перед очистными сооружениями. У них огромные по сравнению с другими КНС размеры резервуара, позволяющие аккумулировать до суточного объёма стока. Также управление усреднителем более интеллектуально и завязано с управлением очистными сооружениями, ведь необходимо не только обеспечивать стабильный напор и производительность насосов, но и прогнозировать будущие поступления стоков. Это связано с тем, что, с одной стороны – нельзя допустить переполнения усреднителя, с другой – нельзя осушить его и оставить очистные сооружения без оперативного запаса стоков.

Итак, пройдя путь через канализационные коллекторы, КНС и усреднители, стоки готовы к поступлению на очистку.

Источник

Виды загрязнения сточных вод: методы их очистки

Ценнейшим природным ресурсом является вода. В процессах обмена веществ она играет исключительную роль. Здоровье человека напрямую зависит от качества потребляемой им воды. Поэтому так важно разрабатывать технологические процессы, сводящие к минимуму виды загрязнения сточных вод.

В России более100 тыс. рек, их годовой сток составляет 4700 км 3 . Анализ водных ресурсов показывает, что в настоящее время возрастает угроза истощения и вода может стать дефицитом. Сегодня недостаток в пресной воде испытывают уже около 60% населения земного шара.

Причиной растущего дефицита пресной воды является рост народонаселения, а также нерегулируемая вырубка лесных массивов и загрязнение водоёмов из-за неразумного отношения к охране водных ресурсов. Подсчитано, что недостаток пресной воды будет испытываться уже в этом столетии. Поэтому очень важно уделять внимание комплексному, экономному использованию водных ресурсов.

Особенно сильное влияние на недостаток пресной воды оказывают стоки промышленных предприятий, сельского хозяйства, коммунальные хозяйства. Небольшой город, потребляя ежесуточно 600 м 3 чистой воды, даёт 500 м 3 стоков.

Чистая вода без фильтра в наше время почти невозможна

Дефицит пресной воды вызван не её безвозвратным потреблением, а всё более возрастающим загрязнением водоёмов промышленными и бытовыми стоками. Сильно загрязнёнными являются стоки от нефтехимической, металлургической, нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности. Огромный вред приносит неправильное применение пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве.

Сточные воды разнообразны по своему составу, который зависит от вида загрязнений, которые в неё поступают. Очень вредными являются стоки химической промышленности, обогатительных и горнодобывающих предприятий.

Сбрасывание сточных вод с высокой температурой, например, с тепловых электростанций, приводит к накоплению органических веществ и нарушает биоритм водоёма.

Трудно очищаются сточные воды от синтетических поверхностно-активных веществ, которые содержатся в моющих средствах. Иногда они даже присутствуют в питьевой воде. ПАВ в значительно степени ухудшают способность водоёмов к самоочистке. Они поступают в водоёмы в качестве стоков от прачечных, бань, от предприятий-изготовителей моющих средств. ПАВ и CMC применяются также для интенсификации производств на предприятиях лёгкой промышленности, при обогащении руд, при разделении продуктов в химической промышленности.

Огромный вред водоёмам наносят пестициды, поступающие в них вместе с талыми и дождевыми водами при обработке полей, а также вместе с водами хлопковых и рисовых плантаций.

Опасным для жизни и здоровья людей является радиоактивное загрязнение. Это явление наблюдается при испытании ядерного оружия под водой, при нарушениях режима очистки урановой руды, а также при переработке ядерного горючего.

Виды загрязнений сточных вод

В основном все стоки содержат 3 вида загрязнений:

• Минеральные. К ним относятся песок, рудные и глинистые включения, растворы минеральных солей, щелочей и кислот;
• Растительные. К ним относятся остатки плодов и клеевые вещества животного происхождения. В них основным химическим веществом является углерод;
• Биологические и бактериальные. Это сточные воды боен, коммунального хозяйства, биофабрик. В своём составе они содержат микроорганизмы и плесневые грибки.

Виды сточных вод

Различают следующие виды сточных вод:

Промышленные стоки

Их можно подразделить на:

• Загрязнённые. Загрязнение происходит вышеуказанным путем;
• Условно-чистые. К ним относятся, например, воды для охлаждения тепловых машин;
• Хозяйственные и бытовые сточные воды. К ним относятся стоки от общественных зданий, больниц, кухонь, столовых;
• Сельскохозяйственные стоки. В своём составе они в большом количестве содержат химические удобрения и ядохимикаты;
• Атмосферные стоки. Они образуются при стекании с промышленных площадок при таянии снега и дождях.

Поверхностные и подземные воды

Для них характерны следующие виды загрязнений:

• Механическое загрязнение. В основном это свойственно поверхностным видам загрязнения. К ним относится повышенное содержание механических примесей;
• Химическое загрязнение. Оно характеризуется наличием в воде неорганических и органических веществ нетоксического и токсического характера;
• Биологическое и бактериологическое. В воде присутствуют патогенные микроорганизмы, грибы и мелкие водоросли.
• Радиоактивное. В воде присутствуют радиоактивные вещества;
• Тепловое. Этот вид загрязнения наблюдается при спуске в водоёмы вод с атомных и тепловых электростанций с повышенной температурой.

Основным источником загрязнения водоёмов являются плохо очищенные стоки коммунальных и промышленных предприятий. Загрязняющие вещества качественно меняют состав воды. Это проявляется в изменении её физических свойств, появляется неприятный запах, привкус, в ней появляются вредные вещества, которые либо плавают на поверхности водоёмов, либо откладываются на дне.

Химическое загрязнение

Количественный и качественный состав всех загрязнений разнообразен. Но все химические загрязнения можно разделить на две группы:

• К первой относятся загрязнения, содержащие неорганические примеси. К ним можно отнести стоки сульфатных, содовых заводов, обогатительных фабрик. В своём составе они в большом количестве содержат ионы тяжёлых металлов, щёлочи и кислоты. Они изменяют качественный состав воды.
• Ко второй группе относятся стоки нефтеперерабатывающих, нефтехимических заводов, предприятий органического синтеза, коксохимических производств. В сточных водах в большом количестве содержатся фенолы, альдегиды, смолы, аммиак, нефтепродукты. Их вредное влияние заключается в том, что ухудшаются органолептические показатели воды, уменьшается содержание в ней кислорода, повышается биохимическая потребность в нём.

В настоящее время основным загрязнителем водоёмов является нефть и нефтепродукты. При попадании в воду они создают на его поверхности плёнку, на дно оседают тяжёлые фракции. Вкус, окраска, вязкость, поверхностное натяжение изменяется. Вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу для человека и животных.

В сточных водах нефтехимических предприятий содержится фенол. При попадании его в водоёмы резко снижается биологические процессы, протекающие в них, нарушается процесс самоочищения воды. В воде присутствует запах карболки.

Пагубно влияют на жизнь водоёмов предприятия целлюлозно-бумажной промышленности. Древесная масса окисляется, происходит значительное потребление кислорода и, как следствие этого, гибнут мальки и взрослые рыбы. Нерастворимые вещества и волокна ухудшают физико-химические свойств воды. Вредное воздействие на водоёмы оказывают молевые сплавы. Из коры и гниющей древесины в воду выделяются дубильные вещества. Смола поглощает кислород, что приводит к гибели рыб. Помимо этого, молевые сплавы засоряют реки и забивают их дно. При этом рыбы лишаются нерестилищ и мест кормления.

Радиоактивное загрязнение

Радиоактивными отходами загрязняют атомные электростанции. Радиоактивные загрязнители концентрируются малыми планктонными организмами и рыбой. Потом по цепочке передаются и другим организмам. Если сточные воды имеют повышенную радиоактивность (100 кюри/л), то нужно производить их захоронение в подземных бессточных водоёмах и специальных резервуарах.

Биологическое загрязнение

В мире растёт численность населения, расширяются старые и растут новые города, что ведёт к увеличению стоков во внутренние водоёмы. Бытовые стоки являются источником загрязнения рек и озёр гельминтами и болезнетворными бактериями.

Сточные воды содержат 60% веществ органической природы. К ним относятся и биологические загрязнения в медико-санитарных водах, коммунально-бытовых водах и отходах шерстомойных и кожевенных предприятий.

При очистке стоков наибольшие затруднения вызывают органические примеси. При загнивании они отравляют грунт, воздух и воду. Сточные воды необходимо выводить за пределы городов и минерализовать органические вещества. Суммарный объём микроорганизмов в стоках составляет около 1 м 3 на 100 м 3 сточных вод. Среди бактерий и различных микроорганизмов есть и патогенные, например, возбудители холеры, брюшного тифа, дизентерии и других заболеваний. Большая часть стоков являются потенциально опасными для человека и животных. Для того чтобы водоёмы не загрязнялись вредными веществами, сточные воды необходимо очищать. Частичное очищение происходит и в самом водоёме. Степень очистки стоков определяется специальным расчётом и согласовывается с органами рыбного и санитарного надзора.

Тепловое загрязнение

Если в водоёмы спускают нагретые воды тепловых электростанций, то это вызывает их тепловое загрязнение. В тёплой воде содержится меньше кислорода, термический режим резко изменяется. Это оказывает отрицательное воздействие на флору и фауну водоёма. В нём начинают развиваться сине-зелёные водоросли, что губительно влияет на численность обитателей водоёмов.

Сегодня особенно остро стоит задача защиты водных ресурсов от загрязнения и истощения и рациональное их использование. Одним из направлений работ по охране водных ресурсов является применение бессточных циклов водоснабжения. В этом случае сточные воды сбрасывать не нужно, они многократно могут использоваться в технологических процессах. Бессточные циклы позволят ликвидировать сбрасывание вод.

Существенно снизить степень загрязнённости сточных вод позволит выделение из них ценных примесей. Если вода используется для охлаждения системы, то следует рассмотреть воздушное охлаждение, что позволит на 80% сократить общий расход воды. В этой связи очень важно разрабатывать новое оборудование, использующее минимум воды для охлаждения.

На повышение водоворота существенное влияние оказывает внедрение методов очистки стоков с высокой эффективностью, например, физико-химических, где применение реагентов является самым эффективным. Активное внедрение физико-химического метода вместе с биохимической очисткой позволяет в значительной степени решить проблемы очистки сточных вод. В ближайшее время планируется проводить очистку сточных вод мембранными методами.

Методы очистки стоков

Методы очистки стоков подразделяют на:

• Механические;
• Химические;
• Физико-химические;
• Биологические;
• Термические.

Все способы очистки стоков можно разделить на деструктивные и рекуперационные. Последние предусматривают извлечение ценных веществ из сточных вод для дальнейшей их переработки. В деструктивных методах все вещества, загрязняющие стоки, подвергаются разрушению. А продукты их разрушения удаляются из воды в виде осадка или газов.

Выделяются следующие методы очистки стоков:

• Очистка от эмульгированных и суспензированных примесей. Для этого грубые примеси отделяют отстаиванием, фильтрацией и процеживанием, флотацией и центробежным отстаиванием. Мелкодисперсные вещества отделяют путём флокуляции, электрофлотации и электрокоагуляции;
• Очистка от примесей, растворённых в стоках. Для этого используется ионный обмен, дистилляция, обратный осмос, замораживание, электродиализ, методы очистки с применением химических реагентов;
• Очистка от органических примесей;
• Регенеративные методы: ректификация, осветление, ультрафильтрация, обратный осмос.
• Деструктивные: парофазное, жидкофазное, электрохимическое, радиационное окисление;
• Очистка от газов: реагентные методы, нагрев, отдувка.

На практике применяется три метода очистки всех стоков. Первый применяется уже давно и считается наиболее экономичным. Сточные воды сбрасываются в крупные водотоки, где происходит их разбавление, аэрация и нейтрализация естественным способом. В настоящее время этот способ показал свою неэффективность.

Второй метод заключается в удалении органических веществ и твёрдых загрязнителей путём механической, биологической и химической очистки. Чаще всего этот метод используют на коммунальных очистных станциях.

Третий метод предполагает сокращение объёма сточных вод путём изменения технологических процессов.

Несмотря на то, что многие предприятия стараются сделать свои циклы замкнутыми, всё же самым радикальным решением проблемы очистки стоков является строительство самых современных очистных сооружений. В таких сооружениях на первом этапе предусмотрена механическая чистка. На пути движения стоков устанавливается сито или решётка, при помощи которой происходит улавливание взвешенных частиц и плавающих предметов. Песок и другие неорганические вещества оседают в песколовках. Нефтеловушки и жироловки улавливают нефтепродукты и жиры. Хлопьевидные частицы улавливаются после осаждения их при помощи химических коагулянтов.

На втором этапе происходит очистка биологическими методами. Анаэробные бактерии разлагают взвешенную и растворённую органику. Стоки пропускают через различные фильтры: песчаные, гравийные, керамзитовые и фильтры из синтетических полимеров. В отстойниках образуется активный ил.

Третичная очистка способствует удалению оставшихся загрязнителей. На этом этапе удаляются пестициды и фосфаты путём фильтрации через древесный уголь или при добавлении коагулянтов.

Виды и состав загрязнений сточных вод чрезвычайно разнообразны. Но бережное расходование водных ресурсов и их охрана являются одним из основных звеньев в комплексных мероприятиях по охране природы.

Источник