5. Классификация примесей в сточных водах

Загрязнения производственных сточных вод чрезвычайно разно- образны, дать какую-либо типовую характеристику этих вод не пред- ставляется возможным, поэтому в каждом отдельном случае необхо- димо изучение их состава и свойств, которые зависят от вида произ- водства.

По своей природе загрязнения делятся на минеральные, органи- ческие, бактериальные и биологические.

К минеральным загрязнениям относятся песок, глина, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворы минеральных солей, кислот и щелочей, минеральные масла, железо, кальций, магний, кремний и другие вещества.

Органические загрязнения различаются по классам органических соединений (углеводороды, спирты, органические кислоты, ароматиче- ские и высокомолекулярные соединения и др.), они могут быть расти- тельного и животного происхождения. К растительным относятся ос- татки растений, плодоовощей, злаков, бумага, растительные масла и пр., основным химическим элементом их является углерод. Загрязне- ниями животного происхождения представлены физиологические вы-

деления людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей животных, клеевые вещества и т.п. Они характеризуются довольно значительным содержанием азота, кроме того в них имеются фосфор, сера и водород.

Бактериальные и биологические загрязнения представляют собой различные микроорганизмы - дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе и болезнетворные, они свойственны в основном бытовым водам и некоторым видам производственных сточных вод (консервных заводов, кожевенно-обрабатывающих пред- приятий, мясокомбинатов, биофабрик и т.п.). По своему химическому составу они относятся к органическим загрязнениям, но выделяются в отдельную группу ввиду особого взаимодействия с другими примеся- ми сточных вод.

По агрегатному состоянию находящиеся в воде вещества можно разделить на твердые, жидкие и газообразные.

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) рекомендована следующая классификация химических загрязнителей воды:

1. биологически нестойкие органические соединения;

2. малотоксичные неорганические соли;

3. нефтепродукты;

4. биогенные соединения;

5. вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся орга- нические соединения.

В зависимости от специфичности действия примесей на водные объекты они могут быть разделены на следующие группы:

1. неорганические примеси со специфическими токсичными свойствами, к ним относятся соли тяжелых металлов;

2. неорганические примеси, не обладающие токсичным действи- ем, например, рудообогатительных фабрик, цементных заводов и др;

3. нетоксичные органические вещества, например, пищевых от- раслей промышленности;

4. органические вещества со специфическими токсичными свой- ствами предприятий органического синтеза, нефтепереработки и др.

Кроме показателей общего содержания органических веществ (ХПК, БПК), нефтепродуктов, для оценки состава производственных сточных вод определяют концентрацию индивидуальных примесей.

Л.А. Кульским была предложена классификация примесей в воде по фазово-дисперсному состоянию с учетом физико-химических свойств.

Исходя из анализа закономерностей, которым подчиняются про- цессы очистки воды, он сгруппировал загрязнения по признаку их фи- зико-химического состояния в воде, которое в известной степени опре- деляется дисперсностью вещества. Указанный принцип позволил объ- единить в небольшое количество групп самые разнообразные по хими- ческой и физической характеристике примеси природных и сточных вод. По этому признаку все вещества делятся на четыре группы: две гетерогенные, в которых частицы не полностью смешиваются с водой, и две гомогенные, дающие с водой истинные растворы. Этими группа- ми являются: 1) взвеси, 2) коллоидные растворы, 3) органические мо- лекулы и растворенные газы, 4) электролиты.

Первая группа примесей имеет размеры частиц больше 10^-6 м, ко-

торые образуют с водой взвеси. Это частицы песка, глины, нераство- римые соли, некоторые органические вещества. Взвеси обуславливают мутность воды, а в некоторых случаях ее цветность.

Вторая группа включает вещества с размерами частиц от 10^-8 до

10 ^-6 м. Эти загрязнения образуют с водой коллоидные системы. В кол- лоидном состоянии могут находиться вещества как минерального про- исхождения, например, SiO₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₃, так и органического, например, гумусовые. Примеси, входящие во вторую группу, характе- ризуются особыми молекулярно-кинетическими свойствами, а вслед- ствие более мелких размеров их самопроизвольное оседание крайне затруднительно.

Третью и четвертую группы составляют полностью растворяю- щиеся в воде вещества, имеющие размер частиц менее 10^-8 м. К третьей группе относятся различные органические молекулы (углеводороды, органические кислоты, спирты, кетоны, альдегиды, ароматические со- единения, нефть и продукты ее переработки и т.п.), растворенные в во- де газы (О₂, СО₂, H₂S, и др.). Четвертую группу составляют неоргани- ческие вещества, диссоциирующие на ионы - электролиты (минераль- ные кислоты, щелочи, соли всевозможных металлов).

Исходными принципами классификации послужила фазово- дисперсная характеристика веществ с учетом их химических особенно- стей, которая определяет поведение этих соединений в водной среде по отношению к вводимым в воду реагентам. Каждому такому состоянию примесей соответствуют определенные технологические приемы и ме- тоды их удаления. Способность многих веществ в водной среде изме- нять свое фазово-дисперсное состояние под влиянием физико- химических факторов, таких как солевой состав, рН, температура и другие, открывает возможность варьировать технологические приемы и методы регулирования процессов обработки воды. Систематизация

веществ по этим признакам позволяет все загрязнения природных и сточных вод свести к нескольким группам, принадлежность к которым уже предопределяет технологию водоочистки.

Таким образом, учитывая особенности всех четырех групп, мож- но для каждой из них находить совокупность эффективных мер воз- действия, приводящих к изменению фазово-дисперсного состояния примесей воды в желаемом направлении. Такие превращения являются целью большинства технологических процессов по удалению загряз- нений. Между фазово-дисперсным состоянием вещества, загрязняюще- го воду, и выбором совокупности методов их удаления существует вполне определенная связь. При этом химическая природа примесей и определяет конкретные способы наиболее целесообразного ведения процесса из числа рекомендованных для данной группы.

Описанная классификация дает возможность выбрать рациональ- ную компоновку очистных сооружений и эффективное управление технологическими процессами водообработки, а также оптимизировать работу очистных сооружений, делая реальным применение ЭВМ при решении сложных практических и теоретических задач водообработки.