5.2. Очистка и обезвреживание сточных вод (Двадцать вторая лекция)

Промышленные предприятия потребляют большие количества чистой (свежей) воды. Она используется в производственном цикле, на вспомогательных участках, для бытовых целей. Вода может быть средой для проведения химических реакций, охлаждающим агентом в теплообменной аппаратуре, её используют для мытья полов, оборудования. Взаимодействуя с химическими веществами в технологическом цикле, вода в конечном счёте «обогащается» и превращается в сточную воду.

Выделяют следующие группы сточных вод:

• производственные (ПСВ);

• бытовые (включая хозфекальные БСВ);

• атмосферные (АСВ), формирующиеся за счёт атмосферных осадков (дождь, снег), поступающих на территорию предприятия. В зависимости от содержания в них химических веществ АСВ могут быть или сильно загрязнёнными, или содержащими загрязняющие вещества в небольших количествах.

Производственные сточные воды также можно разделить на две большие группы: содержащие загрязняющие вещества и условно чистые. Воды первой группы должны быть подвергнуты очистке на специальных сооружениях, так называемых станциях химической очистки. Вторая группа может быть использована в цикле оборотного водоснабжения. Воды первой группы ещё подразделяют на реакционные и промывные. Условно чистые – это в основном охлаждающие воды.

По фазово-дисперсионной характеристике ПСВ делятся:

• I группа (растворимые примеси размером 10^-5…10^-4 м);

• II группа (коллоидные растворы – системы);

• III группа (растворённые газы и растворённые органические вещества);

• IV группа (вещества, диссоциирующие на ионы).

По типам производств: нефтепереработка, получение синтетических смол, получение минеральных солей, прочие производства.

По загрязняющим веществам: кислоты, щёлочи, соли, масла, смолы, фенолы, ПАВ и др.

Для отведения сточных вод от мест их образования существуют специальные канализационные сети (системы). Режим поступления сточных вод в наружную канализационную сеть промышленного предприятия и их количество зависят от многих условий: мощности предприятия, числа рабочих смен, вида исходного сырья, технологии производства, числа единиц производственного оборудования, а также режима его работы, удельного расхода воды на единицу продукции. Вследствие этого на предприятиях одного и того же производственного профиля сточные воды имеют неодинаковый состав и поступают в канализацию с различной степенью неравномерности.

Оценивая сточные воды, сбрасываемые в водные источники, важно учитывать вид водопользования этого источника. Различают хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование. Состояние воды оценивается тремя группами показателей: санитарно- токсикологическими, общесанитарными и органолептическими. По каждой группе выявляется критический лимитирующий показатель вредности. Общелимитирующим считается лимитирующий показатель той группы, которая является определяющей с точки зрения категории водопотребления-водопользования.

В соответствии с ГОСТ 17.1.1.01–77 «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения» для характеристики воды используется комплексный показатель – индекс качества воды (ИКВ). ИКВ – обобщённая числовая оценка качества воды по совокупности основных показателей и видам водопользования. Наиболее разработанным является общесанитарный ИКВ – I_ос. Этот показатель строится на основании экспертных процедур и равен

I_ос = 4,5 – вода пригодна для всех видов водопользования;

I_ос = 2,5…4 – пригодна для рыбохозяйственного водопользования, но требует стандартной очистки для хозяйственно-питьевого водопользования;

I_ос = 1,5…2,5 – пригодна для рыбохозяйственного использования, кроме использования для ценных видов рыб, для остальных видов водопользования непригодна;

I_ос  1,5 – непригодна для любого вида водопользования.

Рассмотрим параметры, составляющие ИКВ. Для санитарно-гигиенической оценки воды наибольший вес имеет параметр коли-индекс. Он характеризует число кишечных палочек в 1 мл воды. Запах – типичный органолептический показатель, оцениваемый по 5-балльной шкале. Показатель БПК₅ – биологическое (или биохимическое) потребление кислорода, т. е. израсходованное за определённый промежуток времени (5 дней) на аэробное биологическое разложение органических веществ, содержащихся в анализируемой пробе воды. Методы введения кислорода в воду различны: разбавление (кислород вводится растворённым в воде); манометрический – ввод и измерение убыли газообразного кислорода; кулонометрический – израсходованный кислород пополняется электролизом воды. Величина БПК измеряется в мг О₂/л. Кислотность воды характеризуют показателем рН. Цветность воды определяют в нефильтрованной пробе воды сравнением анализируемой пробы со стандартной окраской. Взвешенные вещества, общую минерализацию и содержание хлоридов, сульфатов и др. выражают в мг/л.

Наряду с показателем БПК очень широко применяется показатель химической потребности в кислороде – ХПК. Определяется окислением пробы 0,2 %-м раствором бихромата калия при кипячении. Автоматические приборы для определения ХПК сточных вод основаны на фотометрическом измерении пробы на реакцию Cr₂O₇^-2  Cr₂⁺³ . Специфические загрязняющие вещества (например: фенолы, соли тяжёлых металлов и др.) оцениваются значением предельно допустимой концентрации (ПДК).

Методы очистки и обезвреживания производственных сточных вод

При классификации методов очистки и удаляемых примесей в качестве классификационных признаков чаще всего используют:

• физико-химическую сущность методов, применяемых при очистке (без учёта характера удаляемых примесей и изменения их состояния в процессе очистки);

• характер подлежащих удалению примесей (без учёта их состояния в результате очистки);

• изменение состояния примеси в процессе очистки.

Более привычная классификация: механические, физико-химические, химические, биохимические и биологические методы очистки, а также методы захоронения сточных вод.

Механические методы очистки сточных вод. Традиционно в группу методов механической очистки включают процеживание, отстаивание, осветление во взвешенном слое осадка, фильтрование, центробежные методы.

Захоронение сточных вод. Высококонцентрированные и токсичные сточные воды многих отраслей промышленности, например: концентрированные рассолы установок опреснения; сточные воды, содержащие металлоорганические, в частности, ртутьорганические соединения, для которых ещё не разработаны достаточно эффективные и экономичные методы, – могут быть захоронены в глубоких подземных горизонтах. При использовании подземного захоронения сточных вод требуется гидрогеологическое обоснование возможности применения этого метода, поскольку существует вероятность загрязнения этими водами водоносных горизонтов.