2014-02-02
3766
Состав и свойства сточных вод, виды загрязнений, понятие о санитарно-химическом анализе. По своей природе загрязнения сточных вод подразделяются на органические, минеральные и биологические. Органические загрязнения − это примеси растительного и животного происхождения. Минеральные загрязнения − это кварцевый песок, глина, щелочи, минеральные кислоты и их соли, минеральные масла и т.д. Биологические и бактериальные загрязнения − это различные микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе болезнетворные − возбудители брюшного тифа, дизентерии и др.
По классификации Кульского все примеси сточных вод, независимо от их происхождения, разделяются на четыре группы в соответствии с размером частиц.
К первой группе примесей относят нерастворимые в воде грубодисперсные примеси. Значительная часть загрязнений этой группы может быть выделена из воды в результате гравитационного осаждения.
Вторую группу примесей составляют: вещества коллоидной степени дисперсности с размером частиц менее 10 -6 см. В зависимости от физических условий, примеси этой группы способны изменять свое агрегатное состояние. Малый размер их частиц затрудняет осаждение под действием сил тяжести. При разрушении агрегативной устойчивости примеси выпадают в осадок.
К третьей группе относят примеси с размером частиц менее 10 -7см. Они имеют молекулярную степень дисперсности. При их взаимодействии с водой образуются растворы. Для очистки сточных вод от примесей третьей группы применяют биологические и физико-химические методы.
Примеси четвертой группы имеют размер частиц менее 10 -8 см, что соответствует ионной степени дисперсности. Это растворы кислот, солей и оснований. Некоторые из них, в частности, аммонийные соли и фосфаты частично удаляются из воды в процессе биологической очистки. Однако технология очистки бытовых сточных вод (полная биологическая очистка) не позволяет изменить солесодержание воды. Для снижения концентрации солей используют следующие физико-химические методы очистки: ионный обмен, электролиз и т.д.
Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа. Сложность состава сточных вод и невозможность определения каждого из загрязняющих веществ приводит к необходимости выбора таких показателей, которые характеризовали бы определенные свойства воды без идентификации отдельных веществ. Такие показатели называются групповыми или суммарными. Полный санитарно − химический анализ включает следующие показатели: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой остаток, плотный остаток и потери при прокаливании, взвешенные вещества, оседающие вещества по объёму и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде (ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно − активные вещества, нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. Кроме перечисленных показателей, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.
Под концентрацией загрязнения понимается масса загрязнений в единице объема сточных вод, г/м3,
С=,
где а − норма поступления загрязнений, г/чел сут; qн – норма водоотведения, л/ чел сут.
В случаях, когда производственные воды поступают в бытовую сеть, средняя концентрация загрязнений вычисляется по формуле:
Ссм=,
где Сбыт и Спр – концентрации загрязняющего вещества в бытовой и производственной сточной воде соответственно, г/м3; Qбыт и Qпр – расход бытовых и производственных сточных вод соответственно, м3/сут.
Определение необходимой степени очистки сточных вод перед сбросом в водоем. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентированы «Правилами охраны поверхностных сточных вод от загрязнений сточными водами».
Все водные объекты разделяются на два вида: объекты питьевого и культурно-бытового назначения (условно I вид); объекты, используемые для рыбохозяйственных целей (условно II вид).
Водные объекты I вида в свою очередь делятся на две категории: I категория включает объекты, используемые для централизованного и нецентрализованного хозяйственно − питьевого водоснабжения и водоснабжения предприятий пищевой промышленности. II категория включает объекты, используемые для отдыха людей и купания, а также территории объектов, находящихся в пределах населенных мест. Отнесение объектов к I или II категории производится Минздравом РФ.
Рыбохозяйственные водные объекты также делятся на две категории. К I категории относятся водные объекты, предназначенные для сохранения и воспроизводства ценных пород рыб, особо чувствительных к содержанию в воде растворенного кислорода. Ко II категории относят водные объекты, предназначенные для других рыбохозяйственных целей.
Требования, предъявляемые к качеству воды водоемов, зависят от их вида водоиспользования и категории и относятся к створам, расположенным на проточных участках на 1 км выше ближайшего пункта водопользования, на непроточных участках и водохранилищах − к створам в 1 км в обе стороны от пункта водопользования. Допустимые изменения состава воды в водоемах и водотоках после выпуска в них очищенных сточных вод приведены в табл. 3.2.1.
Требования к составу и свойствам воды в водоемах Таблица 3.2.1
| Показатели состава и свойств воды в водоеме после выпуска сточных вод | Требования к составу и свойствам воды в водоеме | ||
| Категории хозяйственно − питьевого и культурно – бытового назначения | Категории рыбохозяйственного назначения | ||
| I | II | I | II |
| Содержание взвешенных веществ | Допускается увеличение не более чем на | ||
| 0,25 мг/л | 0,75мг/л | 0,25 мг/л | 0,75мг/л |
| Для водоемов, содержащих в межень более 30мг/л природных минеральных веществ, допускается увеличение содержания на 5 % (взвешенные вещества со скоростью осаждения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ к спуску запрещаются) | |||
| Пленки нефтепродуктов, масел, жиров и других плавающих примесей | Не допускаются | ||
| Запахи, привкусы и окраска | Допускаются запахи и привкусы интенсивностью не более 2 балов (непосредственно или после хлорирования воды). Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой | Посторонние запахи, привкусы и окраска, влияющая на качество мяса рыб, не допускаются | |
| 20 см | 10 мс |
Продолжение таблицы 3.2.1
| Температу оС ра воды | Допускается повышение не более чем на 3оС по отношению к среднемесячной температуре самого жаркого месяца | Допускается повышение не более чем на 5оС к стественной температуре воды (при наличии холодноводных рыб − лососевые, сиговые – общая температура воды не должна превышать 20оС летом и 5оС зимой; в остальных случаях − 28оС и 8оС) | ||
| Водородный показатель | Не должен выходить за пределы 6,5 – 8,5 | |||
| Минеральный состав воды | Сухой остаток должен быть не более 1000 мг/л (в том числе хлориды до 300 и сульфаты до 100 мг/л) | Не нормируется | ||
| Наличие растворенного кислорода | Должно быть не менее 4 мг/л | Должно быть не менее 6 мг/л | Зимой подо льдом должно быть не менее 4 мг/л, летом – не менее 6 мг/л | |
| Биохимическая потребность в кислороде – БПКполн при температуре 20 оС | Не должна превышать | |||
| 3 мг/л | 6 мг/л | 3 мг/л (если в зимний период содержание кислорода в воде снижается для водоемов I категории до 6 мг/л, II категории до 4мг/л, то разрешается только сброс воды, не влияющий на БПК) | ||
| Возбудители заболеваний | Не допускаются (после обеззараживания биологически очищенных вод коли – индекс не должен превышать 1000 при содержании остаточного хлора 1,5 мг/л) | |||
| Токсичные вещества | Не допускаются в концентрациях, которые могут оказать прямо или косвенно вредное воздействие на живые организмы | |||
Технологические расчеты необходимой степени очистки сточных вод базируются на уравнении материального баланса:
q∙Cдоп + Q∙Cф = Спдк (q +γ∙Q),
где q,Q − расход сточных и речных вод, м3/ч; Сдоп – концентрация загрязняющего вещества в сточной воде, допустимая к сбросу; Сф − фоновая концентрация загрязняющего вещества в реке выше места выпуска, г/м3; Спдк − предельно допустимая концентрация в воде в зависимости от вида водопользования, г/м3; γ − коэффциент смешения, доли единицы.
При поступлении в водный объект вместе со сточными водами нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими признаками вредности и относящихся к первому или второму классу опасности, должно соблюдаться условие:
где С1, С2, …, Сn – концентрации конкретных вредных веществ в воде водного объекта, мг/дм3; ПДК1, ПДК2, …, ПДКn – нормативное содержание этих веществ в воде, мг/дм3.
Выбор места расположения канализационных очистных сооружений. Относительно населенного пункта очистные сооружения устраивают ниже по течению реки и с подветренной стороны по отношению к преобладающим ветрам теплого времени года. Между границей жилой застройки и площадкой канализационных очистных сооружений должен быть разрыв, равный санитарно-защитной зоне, ширина которой зависит от состава и производительности очистных сооружений. Очистные сооружения не должны находиться в пределах водоохранной зоны.
Методы очистки сточных вод. Для очистки сточных вод применяют следующие методы:
- механический, основанный на механическом извлечении частиц загрязнений из сточных вод. К сооружениям механической очистки относятся решетки, решетки-дробилки, сита, песколовки, отстойники, жироловки, нефтеловушки, маслоловушки, смолоотделители;
- биологический, основанный на применении биохимических процессов окисления и восстановления загрязнений. Эти процессы могут происходить в естественных условиях или в исскуственных, близких к естественным, на очистных сооружениях; они аналогичны процессам, происходящим в водных объектах или в почве. К сооружениям биологической очистки относятся аэротенки, биофильтры, биореакторы, поля орошения и поля фильтрации и биологические пруды;
- физико-химический: реагентная очистка, сорбция, экстракция, эвапорация, дегазация, ионный обмен, озонирование, электрофлотация, хлорирование, электродиализ и др. Для очистки городских сточных вод эти методы применяют весьма редко.
Для очистки городских сточных вод обычно используется следующая технологическая схема очистки (рис. 3.2.1).
Рис. 3.2.1. Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой:
1 − сточная вода; 2 решетки; 3 − песколовки; 4 − преаэраторы; 5 − первичные отстойники; 6 − аэротенки; 7 − вторичные отстойники; 8 − контактный резервуар; 9 − выпуск; 10 − отбросы; 11 − дробилки; 12 − песковые площадки; 13 − илоуплотнители; 14 − песок; 15 − избыточный активный ил; 16 − циркуляционный активный ил; 17 − газгольдеры;18 − котельная; 19 − машинное здание; 20 − метантенки; 21 − цех механического обезвоживания сброженного осадка; 22 − газ; 23 − сжатый воздух; 24 − сырой осадок; 25 − сброженный осадок; 26 − на удобрение; 27 − хлораторная установка; 28 − хлорная вода
