Тут есть жесткость воды

Минеральные и органические загрязнения в бытовых сточных водах содержатся в разной степени в виде нерастворенного вещества, суспензий, коллоидных частиц и растворимых веществ. Как видно из приведенного на рис.4.24. состава большая доля принадлежит растворенным примесям.

Производственные воды. Производственные воды образуются в результате технологических процессов на производстве, сопровождающихся удалением отходов, потерей сырья и реагентов или готовой продукции.

К производственным сточным водам можно отнести воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к этой категории относят также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых. Состав этих вод зависит от характера производственного процесса и отличается большим многообразием. В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты сточные воды могут быть разделены на следующие группы:

1.Воды, содержащие неорганические примеси со специфичными токсичными свойствами:

стоки металлургии;

гальванических цехов;

предприятий машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности;

заводов по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и другие.

Они могут вызвать изменение рН воды водоёмов. Соли тяжёлых металлов являются токсичными по отношению к водным организмам.

2.Воды, в которых неорганические примеси не обладают токсичным действием. К

этой группе относятся сточные воды рудообогатительных фабрик, цементных заводов и других. Примеси такого типа находятся во взвешенном состоянии. Для водоёма особой опасности эти воды не представляют.

3.Воды, содержащие нетоксичные органические вещества. Сюда входят сточные воды в основном предприятий пищевой промышленности:

Мясной;

Рыбной;

Молочной;

целлюлозно-бумажной;

микробиологической;

химической промышленности;

заводы по производству каучука, пластмасс.

При попадании их в водоем возрастает окисляемость, БПК (биологическое потребление кислорода), снижается концентрация растворённого кислорода.

1.Воды, содержащие органические вещества со специфическими токсичными свойствами. К этой группе относятся сточные воды нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, легкой, фармацевтической промышленности;

180

заводов по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и другие).

Кроме вышеуказанных 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.

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.

4.4.2. Виды загрязнений сточных вод

Количество загрязнений в бытовых сточных водах, приходящееся на одного человека, определяется в основном физиологическими показателями и приведено в таблице 4.12.

Таблица 4.12. Показатели загрязнений бытовых сточных вод.

*ПАВ – поверхностно-активные вещества.

Таким образом, концентрация загрязнений зависит от величины водоотведения, которая соответствует степени благоустройства жилья.

Виды загрязнений

Механическое, которое заключается в засорении среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий.

Химическое - изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или в концентрациях, превышающих норму. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы(нефть и нефтепродукты, органические остатки, пестициды). Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения,

181

токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам

Физическое, тепловое - представляет собой выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Микробиологическое - загрязнение воды болезнетворными микроорганизмами.

Радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах.

Дампинг. Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составляет около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Во время сброса, при прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ чисто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность придонной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества. При организации системы контроля сброса отходов в море, решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса

Термальное загрязнение - тепловое загрязнение - происходит вследствие несовершенства технологических процессов, сравнительно невысокого коэффициента полезного действия энергетических агрегатов (по сравнению с естественными энергетическими циклами), при этом огромное количество тепла тратиться на подогрев воды, почвы, атмосферы. Особенно высоких значений тепловое загрязнение достигает на отдельных участках гидросферы вследствие охлаждения водой агрегатов ГРЭС, АЭС или других промышленных установок и сбросом горячей воды в водоемы.

182

Повышение температуры в водоемах приводит:

к изменениям химических и биологических параметров среды;

уменьшает содержание в воде кислорода;

уменьшает доступ солнечного света к водным растениям;

повышает токсичность загрязнений;

повышает скорость развития вредных сине-зеленых водорослей.

Эвтрофикация. Главным источником биогенных элементов в поверхностных водах все больше становятся удобрения. В эвтрофировании водоемов принимают участие два главных биогенных элемента - азот и фосфор, которые и поступают из удобрений. Также источникоми поступления фосфора в водные экосистемы служат:

атмосферные аэрозоли, выбрасываемые предприятиями теплоэнергетики;

сжигание твердых бытовых отходов на мусоросжигательных заводах;

выбросы заводов по производству удобрений.

Вцелом эвтрофирование водоемов является естественным процессом, но его развитие следует оценивать в рамках времени геологических процессов. Так, если растительные остатки, отходы жизнедеятельности животных и человека возвращаются в исходную почву, то образуется замкнутый круговорот биогенных веществ. Однако за последние 10 - 20 лет произошло резкое увеличение использования биогенных компонентов, что в конечном счете привело к нарушению имеющегося круговорота и возникновению процессов антропогенного эвтрофирования с весьма уменьшенным временным масштабом - до нескольких десятилетий и значительно меньше. Данный процесс затронул многие крупнейшие пресноводные озера Европы (Ладожское, Женевское, Балатон и др.), США (Великие Американские озера), Канады, Японии и т. д.

По данным Б. Хендерсона-Селлерса и X. Маркленда (1990), основными критериями для характеристики процесса эвтрофикации водоемов являются:

уменьшение концентрации растворенного кислорода в водной толще;

увеличение концентрации биогенных веществ;

увеличение содержания взвешенных частиц, особенно органического происхождения;

последовательная смена популяций водорослей с преобладанием синезеленых и зеленых водорослей;

уменьшение проникновения света (или возрастание мутности воды);

увеличение концентрации фосфора в донных отложениях;

значительное увеличение биомассы фитопланктона (при уменьшении разнообразия видов) и т. д.

183

4.4.3. Методы очистки сточных вод

Методы очистки сточных вод (рис.4.25.) можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.

Рисунок 4.25. Классификация методов очистки сточных вод

Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей (рис.4.26., рис.4.27.)

Рис. 4.26. Методы очистки суспендированных примесей

При очистке сточных вод выполняют четыре основные операции (см. учебный объект «Технологическая схема очистки сточных вод »):

1. При первичной переработке происходит усреднение и осветление сточных вод от механических примесей (усреднители, песколовки, решетки, отстойники).

184

2.На втором этапе происходит разрушение растворенных органических веществ при участии аэробных микроорганизмов. Образующийся ил, состоящий главным образом из микробных клеток, либо удаляется, либо перекачивается в реактор. При технологии, использующей активный ил, часть его возвращается в аэротенк.

3.На третьем (необязательном) этапе производится химическое осаждение и разделение азота и фосфора.

4.Для переработки ила, образующегося на первом и втором этапах, обычно используется процесс анаэробного разложения. При этом уменьшается объем осадка и количество патогенов, устраняется запах и образуется ценное органическое топливо - метан

Рис. 1.27. Методы очистки растворенных примесей

4.4.4. Механическая очистка сточных вод

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др.

Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых, как ценные примеси, используются в производстве.

Механические методы очистки сточной воды основаны на силах тяжести и инерции. Данные методы предназначены для удаления в основном грубых механических примесей. В радиальных отстойниках возможно удаление смоло- и нефтепродуктов.

Для осуществления механической очистки предусмотрен ряд сооружений, таких как:

песколовки;

отстойники;

решетки.

185

В вертикальных отстойниках (рис.4.29.) с

центральным впуском сточная вода подводится лотком к центральной раструбной трубе, опускаясь по которой вниз, осветляемая вода отражается от конусного отражательного щита и поступает в зону осветления. В восходящем потоке осветляемой воды происходит флокуляция частиц взвеси, и образующиеся агломерации взвеси, гидравлическая крупность которых превосходит скорость восходящего вертикального потока , выпадают в осадок. Более мелкая взвесь, выносится с восходящим потоком воды. Для городских сточных вод скорость

восходящего потока составляет 0,5-0,7 мм/с.

Осветленная вода собирается периферийным сборным лотком, высота гребня водослива которого определяет уровень воды в отстойнике. Всплывающие вещества жирового состава

186

собираются в центре отстойника кольцевым лотком, из которого отводятся трубопроводом в самотечную иловую сеть.

Выпадающий осадок накапливается в иловой конусной части отстойника, из которой удаляется под гидростатическим напором 1,5-2,0 м через иловую трубу в самотечную иловую сеть. Объем иловой части рассчитывается на двухсуточный объем образующегося осадка. Влажность выгружаемого осадка составляет 95%.

Достоинствами вертикальных первичных отстойников являются простота их конструкции и удобство в эксплуатации; недостатками — большая глубина сооружений, что ограничивает их максимальный диаметр -9 м, а также невысокая эффективность осветления воды (обычно не превышающая 40%> по снятию взвешенных веществ).

Рис.4.30. Классификация отстойников.

Радиальные отстойники (рис.4.31.) представляют собой круглые резервуары, в которых сточная вода подается в центр отстойника и движется радиально от центра к периферии.

187

горизонтальные;

вертикальные;

с вращательным движением жидкости;

тангенциальные;

аэрируемые.

Вертикальная песколовка с вращательным движением сточной воды представлена на рис.

4.33.

Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве

4.4.5. Химические методы очистки сточных вод

Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

Удаление из сточных вод остаточных растворенных органических загрязнений может осуществляться с помощью сильных окислителей - озона, хлора, перманганата калия и др.

Озон, являясь сильным окислителем, обладает способностью разрушать в водных растворах при нормальной температуре многие органические вещества.

При озонировании окисляются многие устойчивые к биологическому разрушению органические вещества, в том числе "биологически жесткие" ПАВ. Наиболее интенсивно окисление ПАВ протекает при высоком значении рН и повышенной температуре.

С уменьшением концентрации ПАВ в растворе снижается скорость их окисления и особенно резко при концентрации, при которой прекращается пенообразование. При озонировании окисляются как растворенные, так и взвешенные органические вещества, присутствующие в сточной воде. Так как взвешенные вещества можно удалить из воды более простыми техническими средствами, для снижения расхода озона целесообразно применять озонирование на завершающей стадии глубокой очистки сточных вод после максимального удаления из воды взвесей.

По сравнению с другими окислителями (например, хлором) озон имеет ряд преимуществ: его можно получать непосредственно на очистных сооружениях, причем сырьем для его получения служит технический кислород или атмосферный воздух, процесс легко поддается автоматизации.

Озонирование, несмотря на относительно высокую стоимость обработки сточных вод, привлекает в первую очередь высокой реакционной способностью, сильным бактерицидным действием, возможностью получения озона на месте, отсутствием в озонируемой воде остаточных концентрациий озона, который, будучи нестойким соединением, быстро переходит в кислород.

Сорбция

Адсорбция, т.е. поглощение загрязнений поверхностью твердого тела, осуществляется за счет диффузии молекул органических веществ через жидкостную пленку, окружающую частицы адсорбента, к его поверхности при перемешивании жидкости и далее внутренней диффузии молекул, скорость которой определяется строением адсорбента и размером молекул сорбируемого вещества. Сорбцию экономически целесообразно применять при

189