Классификация и состав сточных вод

Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц. В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории:

- бытовые (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений и промышленных предприятий);

- производственные (воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к этой категории вод относят воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых);

- атмосферные (дождевые и талые; вместе с атмосферными отводятся воды от полива улиц, от фонтанов и дренажей).

Состав бытовых сточных вод, достаточно однотипен и устойчив в следствии относительного однообразия хозяйственной деятельности человека.

В настоящее время бытовые воды в чистом виде встречаются в случае канализования небольших объектов коттеджей, дач, санаториев, домов отдыха, сельских населенных мест.

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы, загрязненные веществами, которые могут находиться во всех состояниях – растворенном, коллоидном и нерастворенном.

В сточных водах всегда присутствуют как органические, так и неорганические компоненты загрязнений. Органические вещества в бытовых стоках находятся в виде белков, углеводов, жиров, продуктов физиологической обработки.

Для характеристики состава сточных вод требуется большое количество разнотипных анализов – химических, санитарно-бактериологических.

Название «полный» санитарно-химический анализ условно, так как даже несколько десятков определений не может дать исчерпывающего представления обо всех многочисленных компонентах сточной воды.

Имеются авторитетные указания о том, что абсолютной полноты характеристики состава получить практически невозможно и стремиться к этому не следует. Обязательными можно считать такие характеристики, которые несут «технологическую информацию», т.е. дают возможность контролировать процессы очистки и управлять ими, судить о санитарно-эпидемиологическом состоянии воды.

При полном анализе должны быть определенны следующие показатели: температура, окраска, запах, прозрачность, величина pH, сухой остаток и потери при прокаливании сухого остатка, плотный осадок и потеря при прокаливании плотного остатка, взвешенные вещества и потеря при прокаливании взвешенных веществ, оседающие вещества по объему и по весу, БПК, ХПК, содержание азота общего, аммонийного, нитритного, и нитратного, фосфатов, хлоридов и сульфатов, концентрация токсичных элементов, содержание синтетических поверхностно-активных веществ, концентрация растворенного кислорода, биологические загрязнения.

Сокращенный анализ дает лишь частичную характеристику воды.

При сокращенном анализе определяют величину pH, прозрачность, взвешенные вещества, концентрацию растворенного кислорода и БПК.

Реакция среды измеряется электрометрически со стеклянными и каломельными электродами. Сточные воды, сбрасываемые в систему канализации должны иметь реакцию среды, близкую к нейтральной – от 6,5 до 8,5.

Плотный осадок определяют из фильтрата исследуемой пробы. По требованиям СниП плотный остаток не должен превышать 10 г/л.

Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах обычно находится в пределах 100-500 мг/л, а зольность взвешенных веществ 25-35%.

Величина ХПК и БПК являются кислородными эквивалентами содержания органических веществ. Они выражают не количество органического вещества, а количество кислорода, потребляемое на окисление этих веществ, химическим путем (ХПК) и биологическим (БПК).

При биологическом окислении роль окислителя выполняют бактерии, которые используют органические вещества в качестве источников питания. Органические вещества перерабатываются бактериями в процессе обмена, т.е. окисляются ими с использованием кислорода или минерализуются. Химическая потребность в кислороде (ХПК) – это количество кислорода, требуемое для окисления органических веществ сточной воды до углекислого газа, воды и аммиака, называют химической потребностью в кислороде и обозначают ХПК.

По смыслу определение ХПК должно быть всегда выше, чем БПК за любое время инкубации, вплоть до БПКполн, так как при определении БПК – только та часть, которая расходуется на энергетические нужды. Для большинства сточных вод БПКполн составляет 50-80% ХПК, а для биологически очищенных не более 40%. Соотношение тем меньше, чем глубже очищена вода.

При характеристике сточных вод рассматривают четыре формы азота: азот общий, аммонийный, нитритный и нитратный.

При определении ХПК важно знать концентрацию хлоридов. Если их содержание больше 200 мг/л, то вводится поправка, так как часть взятого окислителя расходуется на окисление хлоридов до молекулярного хлора. Второй вариант определения ХПК предусматривает предварительное осаждение хлоридов из раствора в виде AgCl. В процессе очистки концентрация хлоридов не изменяется.

На жизнедеятельность организмов заметное отрицательное влияние оказывают некоторые элементы и вещества, которые в связи с этим отнесены в группу токсичных. Контроль содержания этих веществ ведется с целью определить, не окажется ли их концентрация выше величины предельно допустимой концентрации (ПДК). К группе токсичных веществ относятся ртуть, свинец, кадмий, медь, сульфиды, цианиды, ряд красителей, многие СПАВ и ряд других веществ.

Синтетические поверхностно – активные вещества в сточных водах особенно угрожает санитарному состоянию водоемов и резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений. СПАВ делятся на анионоактивные, неионогенные, катионоактивные и амфотерные. Анионоактивные вещества составляют примерно три четверти общего производства СПАВ во всем мире. На втором месте находятся неионогенные СПАВ. Присутствие СПАВ в стоках снижает эффект работы первичных отстойников, ухудшая процесс седиментации взвеси, тормозит биохимические процессы и способствует возникновению пены в сооружениях. В водоемах наличие СПАВ ухудшает процессы их самоочищения от остаточных загрязнений, вносимых с очищенными водами. Вне зависимости от типа СПАВ рассматривает в трех категориях по отношению к степени биохимической окисляемости этих веществ: «мягких» СПАВ – с удалением и окислением при биоочистке 75-85%, «промежуточных» СПАВ – 60% и «жестких» СПАВ – менее 60%. ПДК для большинства СПАВ – за небольшим исключением, равны 10-20 мг/л для сооружений биологической очистки. Сброс в канализацию «жестких» СПАВ по нормам СНиП не допускается. В загрязненных сточных водах растворенного кислорода либо не бывает совсем, либо его концентрация не превышает 0,5-1 мг/л. Определение количества растворенного кислорода имеет смысл при характеристике очищенных сточных вод и оценке степени насыщения кислородом биоокислителя. Минимальное содержание кислорода для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов составляет 2 мг/л. Контролю наличия кислорода в требуемой концентрации придается очень большое значение, т.к. спуск очищенных сточных вод не должен нарушать кислородного режима в водоеме.

Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения. При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и незагрязненные производственные сточные воды, а по другой или по нескольким сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

Наиболее сложны по составу сточные воды промышленных предприятий. На формирование производственных сточных вод влияет вид перерабатываемого сырья, технологический процесс производства, применяемые реагенты, промежуточные изделия и продукты, состав исходной воды, местные условия и др. Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности повторного использования сточных вод изучается состав и режим водоотведения не только общего стока промышленного предприятия, но также сточных вод от отдельных цехов и аппаратов. Помимо определения основных санитарно - химических показателей в производственных сточных водах определяются концентрации специфических компонентов, содержание которых предопределяется технологическим регламентом производства и номенклатурой применяемых веществ. Поскольку производственные сточные воды представляют собой наибольшую опасность для водоемов, мы рассмотрим их более подробно.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. Производственные сточные воды делятся на две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые). Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три группы.

1. Загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, рудо - и угледобывающей промышленности; заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.).

2. Загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности; заводы по производству каучука, пластмасс и др.).

3. Загрязненные минеральными и органическими примесями предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности; заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и др.

Кроме вышеуказанных 3 групп загрязненных производственных сточных вод имеет место сброс нагретых вод в водоем, что является причиной, так называемых тепловых загрязнений. Производственные сточные воды могут различаться по концентрации загрязняющих веществ, по степени агрессивности и т.д.

В состав сточных вод входят как неорганические, так и органические, в т.ч. биологические объекты. Состав производственных сточных вод колеблется в значительных пределах, что вызывает необходимость тщательного обоснования выбора надежного и эффективного метода очистки в каждом конкретном случае. Получение расчетных параметров и технологических регламентов обработки сточных вод и осадка требуют весьма продолжительных научных исследований как в лабораторных, так и полупроизводственных условиях. Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности.