Загрязнение хозяйственно бытовыми сточными водами

Состав хозяйственно-бытовых сточных вод и методы их очистки

Хозяйственно-бытовые сточные воды — это сточные воды, которые образуются вследствие бытовой жизнедеятельности человека — их источник ванные комнаты, кухонные смесители, туалеты, расположенные в жилых и административных зданиях.

По своему составу хоз-бытовые канализационные стоки примерно одинаковы, вне зависимости от региона, климата, времени года, условий проживания, и культурных особенностей жителей.

Таблица основных загрязняющих веществ, которые содержатся в хоз-бытовых стоках

№ п/п	Наименование	Концентрация, мг/л
1	Взвешенные вещества	110
2	БПК полн.	180
3	ХПК	250
4	Жиры	40
5	Азот аммонийный	18
6	Нефтепродукты	1,0
7	СПАВ (анионные)	2,5
8	Фосфаты	2,0

БПК — биохимическое потребление кислорода

Одним из основных показателей загрязненности сточных вод является БПК — биохимическое потребление кислорода. БПК — это количество растворенного кислорода, которое требуется для окисления органических веществ (ОВ) которые содержатся в воде.

В водных объектах содержатся органические вещества, которые разрушаются микроорганизмами, подвергаясь биохимическому окислению. Во время процесса окисления потребляется растворенный в воде кислород. Неочищенные канализационные стоки, в которых содержится большое количество органических веществ, попадая в водоем, изменяют его микрофлору, увеличивая содержание ОВ.

Чем больше ОВ в водоеме, тем больше потребляется кислорода для их окисления, иным видам кислорода становится недостаточно. Появляются организмы устойчивые к низкому содержанию растворенного кислорода, постепенно вытесняя кислородолюбивые виды.

Взвешенные вещества

Взвешенные вещества (ВВ) это нерастворенные частицы, содержащиеся в сточных водах, которые задерживаются на бумажном фильтре, они бывают минерального и органического происхождения. В зависимости от размеров частиц и их веса, взвешенные вещества могут осаждаться на дно, всплывать на поверхность воды и находиться во взвешенном состоянии.

Очистка сточных вод от механических ВВ, производится путем отстаивания, они оседают на дно отстойника по прошествии не менее двух часов. Очистка от органических ВВ производится биологическим методом в аэротэнках и биореакторах.

Химическое потребление кислорода (ХПК)

ХПК отличается от БПК тем, что указывает количество содержащихся в воде органических веществ, исходя из объема потраченного химически связанного кислорода на их полное окисление. Этот вид измерения является общим показателем уровня загрязнения сточных вод.

Объем ХПК всегда больше чем БПК, потому-что химическому окислению подвержено больше элементов.

Жиры и нефтепродукты

Жиры и нефтепродукты, засоряют канализационные трубы, а также создают пленку на поверхности воды, которая не пропускает кислород, из-за чего нарушается аэрация водоемов. Содержащиеся в сточных водах жиры, отделяются от общей массы воды в процессе отстаивания и всплывают на поверхность.

Азот аммонийный

Белковые вещества в организме человека, во время обмена веществ вырабатывают мочевину, которая под воздействием гнилостных бактерий содержащихся в сточных водах, подвергается гидролизу, и образует аммонийный азот. В этом виде азот содержится в сточных водах, в процессе разложения может выделять аммиак. Аммиачный газ, в концентрации выше 4 мг/л, смертельно опасен для некоторых видов рыб.

Для удаления азота аммонийных солей из хоз-бытовых стоков, применяется метод нитрификации, этот процесс происходит в аэробном реакторе, при помощи аэробных нитрифицирующих бактерий, в результате их воздействия происходит окисление аммонийного азота и образуются соли азотистой кислоты — нитриты, во время дальнейшего окисления, образуются соли азотной кислоты — нитраты.

После необходимо провести процесс денитрификации, который тоже производится микроорганизмами — органотрофами. Для этого производят рециркуляцию сточных вод, возвращают очищенные в аэротэнке стоки в камеру — денитрификатор, которая является самой первой в этапе биологической очистки, там они смешиваются со стоками поступающими на очистку, в которых содержатся органические вещества необходимые денитрификаторам.

Фосфаты (фосфор)

Большое количество фосфора в водоемах вызывает их эвтрофикацию — увеличение количества биогенных элементов в воде. Следствие эвтрофикации водоема — ускоренное размножение водорослей, это приводит к цветению воды, появлению в её составе цианобактерий — сине—зеленых водорослей, выделяющих токсины в период цветения, которые вызывают отравление у людей и животных, а также являются причиной дефицита кислорода и замора рыб.

Биологическая очистка сточных вод от фосфора заключается в помещении фосфоропоглащающих бактерий в анаэробую зону, где они испытывают стресс, после этого, в аэробном реакторе, бактерии начинают с высокой интенсивностью поглощать соединения фосфора содержащиеся в сточных водах.

К сожалению, биологическая очистка не в состоянии удалить фосфор из сточных вод до приемлемых концентраций, поэтом вкупе с биологическим методом, применяются физико-химические и химические методы удаления фосфора

АПАВ — анионоактивные поверхностно-активные вещества

Общее название — СПАВ (синтетические поверхностно активные вещества). Не вдаваясь в терминологию, это вещества, которые обладают высокой способностью к пенообразованию в воде. Также они обладают хорошими моющими качествами. В виду своей низкой стоимости, эти вещества повсеместно используются для производства бытовых моющих средств.

В водоемах ПАВ могут находиться в растворенном и сорбированном состоянии, а также в виде пленки на поверхности воды. СПАВ ухудшают кислородный режим водного объекта, эти вещества очень медленно разлагаются и поэтому сохраняются в воде надолго, постепенно накапливаясь, их концентрация в воде увеличивается. При концентрации от 5 до 15 мг/л, у рыб пропадает слизистый покров, могут кровоточить жабры. Поверхностно-активные вещества негативно сказываются на природной способности водоемов к самоочищению.

Поскольку ПАВ это органические вещества, то они подвержены окислению, под воздействием аэробных микроорганизмов содержащихся в активном иле. Этот процесс происходит в аэротенках. При большой концентрации ПАВ в сточных водах, поступающих на очистные сооружения, свыше 15 мг/л, начинается активное пенообразование, ухудшается качество очистки сточных вод, начинается процесс деградации активного ила. При содержании ПАВ свыше 20 мг/л, активный ил начинает отмирать.

Бактериальное загрязнение сточных вод

Общие колиформные бактерии — кишечные палочки, живущие и размножающиеся в нижнем отделе пищеварительного тракта человека и большинства животных, группа бактерий по которым определяют уровень микробиологического загрязнения воды. Сами по себе не являются болезнетворными, но служат маркером того, что вода загрязнена указанными микроорганизмами, а значит в ней могут содержаться и болезнетворные бактерии.

Обеззараживание сточных вод от бактерий осуществляется при помощи ультрафиолетового излучения.

Заключение

Неочищенные хозяйственно-бытовые сточные воды представляют большую опасность для водоемов, загрязняющие вещества которые в них содержатся, приводят к недостатку кислорода в воде и цветению водоемов, изменяют состав микрофлоры, что приводит к тому, что водоем теряет способность к самоочищению. Некоторые вещества, при большой концентрации в воде, смертельно опасны для человека, животных, рыб, ракообразных и моллюсков.

Современные методы очистки хоз-бытовых стоков позволяют сократить концентрацию содержащихся в них веществ до состояния, когда они не будут представлять опасность для окружающей среды. На локальных объектах применяются следующие методы очистки сточных вод:

• Механическая — процесс отстаивания сточных вод, во время которого вещества оседают на дно под воздействием собственного веса;
• Биологическая — процесс, при котором происходит окисление органических веществ, он производится в специальных камерах очистного сооружения — аэротенки, биофильтры, аэробные и анаэробные реакторы. В процессе участвуют аэробные и анаэробные микроорганизмы, первым для жизни необходим кислород, вторым нет;
• Обеззараживание — процесс во время, которого убиваются бактерии и вирусы, содержащиеся в сточных водах. Преимущество УФ обеззараживания перед хлорным методом в том, что ультрафиолет действует только на микроорганизмы, не изменяя химический состав воды. Хлор, полностью не выводится в процессе обеззараживания, и его содержание в воде опасно для флоры водоема.

При составлении данного материала использовались следующие источники:

1. С. В. Яковлев, Канализация учебник для вузов. Издание № 5;
2. Е. О. Петухова / О. И. Ручкинова, Дефосфотация сточных вод;
3. А. Г. Муравьев, Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами;
4. Волкова Г.А., Сторожук Н.Ю., Методы очистки сточных вод, содержащих синтетические поверхностно-активные вещества

Часы работы: Понедельник-Воскресенье с 09:00 до 20:00

350005 , Краснодар , ул. Российская, 484/1

Тел.: +7(861) 238-84-80, +7(918) 400-34-17, +7(928) 283-79-23

8 800 201-81-85 для звонков из других регионов

Источник

17 ЗАГРЯЗНЕНИЕ БЫТОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ

Старейшим видом загрязнения вод являются прямые отходы человеческой жизнедеятельности. В пересчете на сухое вещество каждый взрослый человек за год «производит» около 20 кг органического вещества, 5 кг азота и 1 кг фосфора. Первоначально эти отходы напрямую использовались в качестве удобрений, затем появились первые земляные уборные. Часть отходов при этом неизбежно попадала в источники питьевой воды. Именно поэтому большие города уже в древности стали строить водопроводы из достаточно удаленных от мест скопления людей источников.

С появлением ватерклозетов вторично возникла идея простого решения проблемы – разведения отходов и удаления их от места сброса. Объемы, а затем и состав подлежащих очистке сточных вод существенно изменились. Коммунально-бытовые стоки поступают в настоящее время не только из жилых зданий, но и из больниц, столовых, прачечных, небольших промышленных предприятий и т.п. Современные бытовые стоки, кроме собственно легкоокисляемых органических веществ и биогенных элементов содержат множество веществ, использующихся в повседневном обиходе: детергенты и СПАВ, химикалии, лекарственные препараты и т.д.

Поступающие в водотоки и водоемы легкоокисляемые органические вещества подвергаются там химическому и микробиологическому окислению. Для измерения содержания органических веществ в воде принято пользоваться величиной биохимического потребления кислорода за 5 сут. (БПК 5 , BOD 5 – Biochemical Oxygen Demand). Ее определяют по разнице содержания в воде кислорода при отборе пробы и после пяти суток инкубации без доступа кислорода. БПК5, отражая содержание легкоокисляемой органики в воде, является универсальным показателем, используя

который можно сопоставить степень загрязнения от разных источников. Так, в таблице 20 загрязнение от предприятий различного профиля выражено в эквивалентах загрязнения от людей.

Таблица 20 Загрязненность органикой промышленных сточных вод в эквивалентах бытовых стоков

Суточная продукция или

Эквивалент стоков от

переработка 1 т

1 голова крупного рогатого

скота или 2,5 свиньи

Кукурузы или пшеницы

Завод по производству

Последствия загрязнения бытовыми сточными водами

Легкоокисляемое органическое вещество, в избытке содержащееся в коммунальнобытовых стоках, становится питательной средой для развития множества микроорганизмов, в том числе и патогенных. В нормальной почве содержится большое количество микроорганизмов, способных вызывать тяжелые инфекционные заболевания. Обычно питьевая вода защищена от вторжения этих микроорганизмов тем, что содержание в ней доступной пищи для бактерий (легкоокисляемых органических веществ) невелико и практически все они используются нормальной водной микрофлорой. Однако со значительным ростом концентрации органики в воде почвенные патогенные микроорганизмы находят достаточно источников пищи для себя и могут стать источником вспышки инфекции. Кроме того, повышение количества органики в воде стимулирует рост и непатогенной микрофлоры, служащей, в свою очередь, пищей для более крупных возбудителей заболеваний – ряда амеб (как это было, например, с амебами, вызвавшими

вспышку менингоэнцефалита с летальным исходом среди флоридских подростков), других паразитов, проводящих в воде значительную часть своего жизненного цикла. В условиях избытка питания могут развиться и почвенные грибки, продуцирующие канцерогенные вещества, например, афлотоксины. Кроме того, множество патогенных бактерий попадает в воду непосредственно с коммунально-бытовыми сточными водами. Найдя там условия благоприятные для размножения, они развиваются в массовых количествах. Водоемы замедленного водообмена (озера и водохранилища) при неконтролируемом бытовом загрязнении легко превращаются в очаги инфекций.

Кроме непосредственной опасности развития патогенных организмов в воде, загрязненной бытовыми стоками существует другое непрямое неприятное для человека последствие этого вида загрязнений. При разложении органического вещества (и химическом, и микробиологическом), как мы уже упоминали выше, потребляется кислород. В случае тяжелого загрязнения содержание растворенного в воде кислорода падает настолько, что это сопровождается не только заморами рыбы, но и невозможностью нормального функционирования микробиологических сообществ. Происходит деградация водной экосистемы. В проточных водах и в водоемах картина последствий загрязнения бытовыми стоками выглядят по-разному.

В проточных водах образуются четыре, следующие друг за другом по течению, зоны. В них совершенно четко выражены градиенты содержания кислорода (увеличение от места сброса вниз по течению), биогенных веществ и БПК 5 (соответствующее снижение), видового состава биологических сообществ.

Первая зона – зона полной деградации, где происходит смешивание сточных и речных вод. Далее располагается зона активного разложения, в которой микроорганизмы разрушают большую часть попавших органических веществ. Затем следуют зоны восстановления качества воды и, наконец, чистой воды.

Еще в начале ХХ в. Р. Кольквитц и М. Марссон привели списки индикаторных организмов для каждой из этих зон, создав так называемую шкалу сапробности (от «сапрос», гр. – гнилой).

В первой зоне – полисапробной содержится значительное количество нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада, много белковых веществ. Фотосинтез отсутствует, и кислород поступает в воду только из атмосферы, полностью расходуясь на окисление. Анаэробные бактерии вырабатывают метан, Desulfovibrio

82 desulphuricans восстанавливает сульфаты до сероводорода, что способствует образованию черного сернистого железа. Благодаря этому ил черный, с запахом сероводорода. Очень много сапрофитной микрофлоры, нитчатых бактерий, серных бактерий, простейших – инфузорий, бесцветных жгутиковых, олигохет – тубифицид.

В следующей за ней б-мезосапробной зоне идет аэробный распад органических веществ. Аммонийные бактерии метаболизируют азотные соединения с образованием аммиака. Высокое содержание углекислоты, кислорода все еще мало, но сероводорода и метана уже нет, БПК 5 составляет десятки мг л -1 . Сапрофитные бактерии исчисляются десятками и сотнями тысяч в 1 мл. Железо присутствует в окисной и закисной формах. Протекают окислительно-восстановительные процессы. Ил серого цвета. Преобладают организмы, приспособившиеся к недостатку кислорода и высокому содержанию углекислоты. Много растительных организмов с миксотрофным питанием. В массе развиваются нитчатые бактерии, грибы, осциллятории, хламидомонады, эвглены. Встречаются сидячие инфузории, коловратки, много жгутиковых. Много тубифицид и личинок хирономид.

В в-мезосапробной зоне практически нет нестойких органических веществ, они почти полностью минерализовались. Сапрофитов – тысячи клеток в мл. Содержание кислорода и углекислоты колеблется в зависимости от времени суток. Ил желтый, идут окислительные процессы, много детрита. Много организмов с автотрофным питанием, наблюдается цветение воды. Встречаются диатомеи, зеленые, много протококковых водорослей. Появляется роголистник. Много корненожек, солнечников, инфузорий, червей, моллюсков, личинок хирономид. Встречаются ракообразные и рыбы.

Олигосапробная зона соответствует зоне чистой воды. Цветения не бывает, содержание кислорода и углекислоты постоянно. На дне мало детрита, автотрофных организмов и червей, моллюсков, хирономид. Много личинок поденок, веснянок, можно встретить стерлядь, гольяна, форель.

В водоемах замедленного водообмена картина зависит от размеров водоема и режима сброса сточных вод. В больших водоемах (морях, крупных озерах) вокруг постоянно действующего источника образуются, концентрически расположенные, поли-, мезо и олигосапробная зоны. Такая картина может сохраняться неопределенно долгое время, если самоочистительный потенциал водоема позволяет ему справляться с поступающей нагрузкой. Если водоем небольшой, то он трансформируется, по мере

Источник