Сточные воды и их классификация

Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.

Состав сточных вод

В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей — консервативные, т.е. такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, т.е. такие, которые могут в т.ч. подвергаться процессам самоочищения водоёмов.

В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в т.ч. биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в т.ч. болезнетворные).

Классификация сточных вод

Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:

· по источнику происхождения:

o производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах при производстве или добыче полезных ископаемых), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации

o бытовые (хозяйственно-фекальные) сточные воды (образующиеся в жилых помещениях, а также в бытовых помещениях на производстве, например, душевые кабины, туалеты), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации

o поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые, то есть образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся как правило через систему ливневой канализации. Так же могут называться «ливневые стоки»

Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

· по составу загрязнителей на:

o загрязнённые по преимуществу минеральными примесями

o загрязнённые по преимуществу органическими примесями

o загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями

 

· по концентрации загрязняющих веществ:

o с содержанием примесей 1—500 мг/л

o с содержанием примесей 500—5000 мг/л

o с содержанием примесей 5000—30000 мг/л

o с содержанием примесей более 30000 мг/л

 

· по свойствам загрязнителей

· по кислотности:

o неагрессивные (pH 6,5—8)

o слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5)

o сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6)

· по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

o содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения)

o содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.)

o содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений

Методы водоочистки.

Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам:

· механические. Они основаны на процедурах процеживания, фильтрования, отстаивания, инерционного разделения. Позволяют отделить нерастворимые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов.

· химические. Применяются для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, обесцвечивание и обеззараживание. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка.

· физико-химические. При этом используются процессы коагуляции, окисления, сорбции, экстракции, электролиза, ультрафильтрации, ионообменной очистки, обратного осмоса. Это высокопроизводительный способ очистки, отличающийся высокой стоимостью. Позволяет очистить сточные воды от мелко- и грубодисперсных частиц, а также растворённых соединений.

· биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, поглощающих загрязнители сточных вод. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей.

В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные.

Механический метод очистки сточных вод. Механический очистки воды рассматривается как начальный этап очистки сточных вод предприятия, в ходе которого из сточных вод удаляются крупнодисперсные примеси с помощью фильтров грубой механической очистки.

Диапазон очистки, в котором механические методы очистки сточных вод помогают очищать воду, достаточно широк. При очистке бытовых сточных вод до шестидесяти процентов примесей может быть удалено из воды, а в случае очистки промышленных сточных вод – до девяноста процентов примесей может быть удалено из воды при помощи механических методов очистки сточных вод. Подобные технологии могут использоваться при очистке воды на автомойке или НПЗ.

Кроме того, важно понимать, что механические методы очистки сточных вод, являясь на деле самыми дешевыми среди остальных методов очистки, призваны подготовить сточные воды для участия в процессах химической и биологической очистки. Крупнодисперсные взвеси, содержащиеся в сточных водах, могут повредить дорогое оборудование, работающее на основе методов биологической и физико-химической очистки.

Для удаления из воды таких механических примесей, как песок, гидроокись железа (ржавчина), используются фильтры осветления воды или, говоря простым языком, механические фильтры. Механические фильтры представляют собой корпус из стекловолокна, наполненный фильтрующей загрузкой и блок управления, позволяющий проводить стадии взрыхления и отмывки загрузки в автоматическом режиме.

Существует три основных методы механической очистки сточных вод:

- технология очистки воды при помощи отстаивания

- метод очистки сточных вод при помощи процеживания

- метод очистки сточных вод при помощи фильтрования

Наиболее крупнодисперсные взвеси, присутствующие в сточных водах, задерживают при помощи специальных проволочных решеток, сита и др. При этом методы механической очистки воды подразумевают использование таких устройств, как песколовки и нефте/маслоуловители.

Песколовками называют сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы. Маслоуловителями и нефтеловушками называют сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы.

Наконец, механические методы очистки сточных вод подразумевают также и фильтрование с использованием пористых и тканевых фильтров, таких как Waterboss, Waterboss 700, Waterboss 900, изготовленных из специальных материалов. Пористые фильтры, представляющие собой засыпную загрузку с пористой структурой, способны задерживать частицы диаметром 10 мкм.

Скорость фильтрования зависит от нескольких факторов: природы фильтрующего материала, характера загрязнителя, температуры воды. По мере насыщения верхних слоев загрузки процесс фильтрции переходит на нижерасположенные зоны: так происходит насыщение всего слоя загрузки.

Перечислим основные методы механической очистки сточных вод, использующиеся в наши дни:

- метод очистки сточных вод при помощи статических отстойников

На НПЗ и подобных предприятиях нередко используют так называемей статические отстойники для промышленной очистки воды. В статических отстойниках из смеси воды и нефти удаляют примерно 90 процентов так называемой легкоотделимой нефти, более глубокое очищение в рамках данного метода очистки сточных вод не происходит, так как требует значительного времени.

- метод очистки сточных вод при помощи динамических отстойников

В рамках методов механической очистки сточных вод также активно используются динамические отстойники, в которых жидкость очищается в движении. В зависимости от того. вертикально или горизонтально движется жидкость отстойники подразделяются на горизонтальные и вертикальные.

- метод очистки сточных вод при помощи тонкослойных отстойников

В ходе очистки сточных вод на станциях очистки воды используются две технологии отделения различных загрязняющих частиц от воды: более легкие частицы всплывают, более тяжелые осаждаются. Чем больше высота стенок отстойника, тем дольше, соответственно, частицы всплывают или осаждаются. Уменьшение высоты стенок отстойника приводит к увеличению площади конструкции и ее удорожанию.

Чтобы решить эту проблему, были созданы трубчатые и пластинчатые тонкослойные отстойники.

В трубчатых отстойниках используют круто наклонные трубки и трубки с малым углом наклона, в которых осадок, благодаря естественному наклону трубок и их малому диаметру сползает в нижнюю часть трубки. Диаметр трубок, как правило, составляет 2-3 см, длина – около 1 м.

В пластинчатых отстойниках для очистки сточных вод используются схожие принципы. Пластинчатый отстойник для очистки сточных вод представляет собой пакет параллельно установленных пластин, вдоль которых движется жидкость. Пластинчатые отстойники бывают прямоточные и противоточные.

Сложность в применении как пластинчатых, так и трубчатых отстойников состоит в том, что в ходе эксплуатации такие отстойники легко могут быть забиты крупными кусками отложений, и выведены ими из строя.

Методы физико-химической очистки сточных вод. Физические схемы очистки воды основываются на взаимодействии обрабатываемой жидкости с неким реагентом (коауглянтом или флокулянтом). Данный реагент, в ходе химической очистки воды, взаимодействует с растворимыми соединениями, находящимися в очищаемой жидкости, вызывая превращение загрязнителей в нерастворимые соединения, которые затем отфильтровываются из сточных вод при помощи методов механической очистки сточных вод.
При этом те загрязнители, которые остаются в растворимой форме, в ходе применения методов физико-химической очистки переходят в какую-либо безвредную форму: таким образом возможно осуществить очистку воды от железа или солей жесткости.

Однако методы физико-химической очистки далеко не всегда обеспечивают полную очистку сточных вод от всех загрязняющих веществ. Чаще всего третьим этапом очистки сточных вод являются методы биологической очистки сточных вод.

Биологические методы очистки сточных вод. Системы биологические очистки воды основываются на способности некоторых простейших и микроорганизмов к разложению сложных и опасных для человека органических соединений на простые и безопасные вещества: воду, азот, кислород, углекислый газ.

По типу сооружения для очистки сточных вод биологическим методом поразделяются на два типа: естественные и искусственные. Естественные сооружения для очистки сточных вод –это различные пруды, поля орошения и фильтрации. Однако в наши дни естественные сооружения для биологической очистки сточных вод используются реже, так как они доказали свою невысокую эффективность по сравнению с искусственными сооружениями для очистки воды.

Искусственные сооружения для биологической очистки сточных вод представляют собой аэротенки: резервуары специальной формы, в которых происходит взаимодействие растворенных в воде опасных веществ с микроорганизмами и частичное обезжелезивание.
В ходе методов биологической очистки сточных вод в очищаемую воду подается активный ил, содержащий микроорганизмы, которые взаимодействуют с вредными веществами, содержащимися в воде.

Методы биологической очистки сточных вод позволяют осуществить превращение органических загрязнений в безвредные продукты окисления - H2O, CO2, NO3-, SO42- и др. Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении, а так же способствующих умягчению воды.

Методы биологической очистки воды подразумевают глубокое знание физиологических процессов и биохимических особенностей простейших, составляющих часть активного ила.

Дело в том, что методы биологической очистки подразумевают строгий контроль за температурой подающихся сточных вод, их кислотностью и щелочностью, концентрацией различных вредных веществ. Нередко в ходе практического применения методов биологической очистки сточных вод микроорганизмы гибли в результате превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в очищаемой воде. Поэтому в наши дни в ходе биологических методов очистки сточных вод используется разбавление очищаемой воды чистой водой для достижения оптимальных концентраций вредных веществ.

Основные схемы, формулы и т.д., иллюстрирующие содержание: схемы приводятся в тексте

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем особенности строения и функционирования гидросферы?

2. Перечислите свойства воды. Каково ее значение для окружающей среды и живых организмов?

3. Что понимают под безвозвратным водопотреблением?

4. Перечислите показатели качества вод, критерии ее оценки.

5. В чем заключается роль океана как климатообразующего фактора?

6. Назовите мероприятия способствующие предотвращению загрязнения вод.

7. Перечислите методы очистки сточных вод

Литература:

1. Тонкопий М.С., Ишанкулова Н.П. Экология и устойчивое развитие, Алматы, «Экономика», 2011 г.

2. Акимова Т.А., Хаскин В.В., Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007

3. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2006

4. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006

 

 

ЛЕКЦИЯ 6. Рекуперация, вторичная переработка, хранение и использование твердых отходов. Оценка технологий.

Цель:

Изучить способы переработки, хранения и использования твердых бытовых и промышленных отходов

 

Задачи:

- освоить строение литосферы, проблемы накопления твердых отходов;

- уметь отличать, сортировать и выбирать эффективные способы переработки твердых отходов

Содержание:

- Проблема образования твердых отходов;

- Методы и технологические схемы обращения с отходами

- Санитарное захоронение отходов

- Экономическая и экологическая оценка вторичного использования отходов