Сточные воды – это загрязненные различными производственными отходами воды, для удаления которых с территории населенных пунктов и предприятий промышленности оборудуются специальные канализационные системы.
В данной статье будет рассказано о том, какие бывают сточные воды, какие меры принимаются для защиты водоемов от загрязнения сточными водами и какие способы очистки стоков существуют.
Помимо отходов, образующихся в результате деятельности населения и предприятий, к сточным водам относятся также воды, образование которых стало следствием выпадения различных атмосферных осадков на территории объектов промышленности и населенных пунктов.
Различные органические вещества, содержащиеся в стоках, при попадании в водоемы начинают гнить и вызывают ухудшение санитарного состояния как самих водоемов, так и окружающего воздуха, а также становятся источниками распространения болезнетворных бактерий.
Поэтому важнейшими вопросами охраны окружающей среды являются водоотведение и очистка сточных вод,позволяющие предотвратить нанесение вреда здоровью населения и экологической ситуации населенных пунктов.
Физические методы очистки сточных вод. Процеживание, отстаивание, фильтрование.
Основаны на фильтрационных методах. Позволяют отделить нерастворимые твердые примеси от жидкой фазы. Данный способ может использоваться отдельно, а так же как первая ступень многоуровневой очистки. Механическая очистка сточных вод очищает бытовые жидкости от взвешенных частиц на 62-67%, от нерастворимых грубодисперсных элементов на 91-96%.
Процеживание. Основные приспособления – различные решетки и сита для задержания крупных элементов и некоторого количества взвешенных частиц.
Отстаивание. Метод выделения из сточных вод взвешенных частиц с большей или меньшей плотностью. Для механической очистки данным способом оборудуют специальные объекты – отстойники. Отстаивание чаще всего используют с целью улучшения воды в замкнутой системе водоснабжения. Поэтому этот способ активно применяется в химической, рудной и металлургической промышленности.
Фильтрование. Активно применяется для очистки воды от мельчайших частиц разной природы. Основное приспособление – фильтры. Сточные воды, проходя через фильтрующий материал, оставляют в нем все ненужные взвеси.
Для различных предприятий необходимы различные виды фильтров. Так, в бумажной промышленности широко используются сетчатые и вакуумные фильтры. Для более активной очистки подходят центрифуги и гидроциклоны. Последние представляют собой конические сосуды из железа, на стенках которых под влиянием центробежной силы скапливаются тяжелые частицы.
Канализация
Все стоки должны выводиться к местам удаления загрязнений и сброса через канализационные сети. Применяется несколько видов канализаций в зависимости от местонахождения: промышленная, ливневые и хозяйственно-бытовая. Хозяйственно-бытовые сети сбора стоков бывают централизованными и автономными. Канализационные системы подразделяются на два типа: внутренние и наружные.
Внутренними считаются те сети, которые расположены в пределах какой-либо постройки или здания. Они включают: домовые стояки, водосточные воронки, отводные трубы, внутренние сборные лотки, ревизионные устройства и колодцы. К внешним системам относят трубы, колодцы, очистные сооружения, насосное оборудование и все другие функциональные объекты за пределами построек.
Наружная канализация подразделяется на три вида:
- общесплавная;
- раздельная;
- полураздельная.
В общесплавной системе выведения ливневые, хозяйственные и бытовые жидкости отводятся совместно, через одни и те же технические сети. В раздельной системе продукты атмосферных осадков и таяния снега выводятся отдельно от хозяйственно-бытовых жидкостей. В полураздельной системе стоки и осадки выводятся отдельно, но соединяются в едином коллекторе очистки.
Автономные канализационные сети используются для вывода стоков в загородных домах, на дачах, производственных и иных объектах, где не подведена централизованная система.
Виды автономных канализационных систем:
- Выгребные ямы.
- Биотуалеты.
- Септики.
- Фильтрующие установки.
Система централизованной канализации включает следующие составные части:
- внутренние устройства здания для отвода стоков;
- наружная внутриквартальная система;
- наружная уличная система;
- насосное и напорное оборудование;
- очистные сооружения;
- системы сброса в водоёмы и грунт.
Сооружения для механической очистки сточных вод
Решетки. Задерживают крупные элементы, содержащиеся в сточной воде. Их устанавливают по направлению тока жидкости. Решетки представляют собой укрепленные на металлической рамке металлические стержни, наклонно или вертикально установленные. В пазухах решетки – подвижные зубцы граблей. Они закреплены на шарнирно-пластинчатой цепи, которая приводится в движение через привод с шестеренчатой передачей.
Грабли снимают с металлической стенки решетки отбросы и поднимают их на подвижную ленту. Далее взвешенные частицы направляются для размельчения в специальную дробилку.
Существуют также решетки-дробилки, задерживающие твердые элементы и одновременно перемалывающие их. Эту установку монтируют в камеру с круговым движением сточных вод. Электродвигатель через коробку передач приводит в движение барабан решетки-дробилки. Он задерживает отходы, содержащиеся в сточной воде, и передает их к режущим гребням. Последние перемалывают твердые элементы, которые после такой обработки вновь поступают в сточную воду.
Песколовки. Задерживают минеральные примеси. Удельный вес частиц больше удельного веса воды. Поэтому по мере движения жидкости в резервуаре минеральные элементы выпадают на дно. Работа песколовок зависит от скорости движения воды. Обычно установки рассчитаны на задержание частиц более 0,25 мм. Оседание более мелких минеральных загрязнений крайне нежелательно. По этой причине важна скорость движения воды.
Оптимальная скорость при горизонтальном токе – от 0,15 до 0,3 м/с. Горизонтальные установки монтируются там, где сточные воды движутся в горизонтальном направлении, прямолинейно или по кругу. Такие песколовки состоят из двух основных элементов:
- рабочего, через который движется поток;
- осадочного, который собирает и хранит выпавший песок.
Способы очищения песколовок:
- насосом (при незначительном расходе сточных вод);
- гидроэлеватором, шнеками, скребками и т.п. (на специальных очистных станциях).
Песколовки способны задерживать до 75% минеральных примесей, содержащихся в сточной воде.
Отстойники. Используются для выделения механических примесей из сточных вод. Существуют несколько видов отстойников.
По назначению:
- первичные (устанавливаются перед станциями биологической очистки);
- вторичные (устанавливаются после сооружений биологической обработки).
По конструктивным особенностям:
- горизонтальные;
- вертикальные;
- радиальные (разновидность горизонтальных отстойников).
Иловые площадки. Используются для сушки влажного осадка, сбрасываемого из отстойников, метантеков и других подобных сооружений (на выходе из них осадок имеет влажность до 97%). Иловая площадка подсушивает до влажности 75% (средняя величина). В результате объем отбросов уменьшается в 3-8 раз.
Иловая площадка представляет собой участок земли, окруженный земляными валками. Осадок наливается слоями. Часть жидкости испаряется, а часть попадает в грунт. Подсушенный осадок погружают на машины и вывозят. Иловую воду перекачивают на очистные сооружения.
Перечислены основные сооружения для механической очистки сточных вод. В зависимости от вида деятельности, количества сточных вод, типа загрязнений предприятие может использовать и другие установки.
Возможные проблемы и последствия плохого очищения
Требования к очистке ХБС с каждым годом становятся строже. Поскольку объемы отработанной жидкости после жизнедеятельности человека и производственных процессов увеличиваются, значительно повышается и уровень загрязнения. Это негативно сказывается на качестве жизни людей.
Нецелесообразная установка очистных сооружений приводит к ряду негативных последствий. Бытовые сточные воды попадают в водоемы, в которых на фоне загрязнения понижается процент содержания кислорода. Это приводит к размножению микроорганизмов, что отрицательно сказываются на растительном и животном мире.
Важно! При обилии органических веществ в такой воде становится опасно даже купаться.
Химическая очистка сточных вод
Основаны на реакциях компонентов сточных вод с реагентами. Чаще всего, химические методы, используют для нормализации рН сточных вод или осаждения нерастворимых солей и гидроксидов тяжелых металлов, образующихся в результате реакции. При использовании, в качестве реагентов перекисных или содержащих активный хлор соединений (например, озон и гипохлорит) достигают обеззараживания и осветления сточных вод, за счет окисления органических примесей. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка, если же образования осадка не происходит, то повышается солесодержание сточных вод.
Реагенты, используемые в ходе химической очистки:
- перманганат калия;
- хлор;
- гидроксид натрия;
- озон;
- известь;
- соляная и серная кислоты.
Очень часто химическая очистка вод проводится как предварительный этап перед биологической стадией.
Существуют следующие методы химической очистки:
Нейтрализация. Загрязненные воды, нужно очищать до показателя рН от 6.5 до 8.5 . Такие очищенные воды будут нейтральными. Процесс производится несколькими методами, такие как: смешивание щелочных и кислых сточных вод, добавления различных реагентов, фильтрование кислых вод с добавлением веществ, осуществляющих нейтрализацию. Также применяется поглощение аммиака кислыми водами и растворение газов щелочными. Иногда при реакциях нейтрализации может образовываться осадок. Для нейтрализации кислых вод, используют следующие вещества: цемент, доломит, аммиачная вода, а гидроксид кальция является наиболее оптимальным и доступным реагентом для данного процесса, Са(ОН)2, в котором содержится 5-10% активной извести.
Производственные воды, часто содержат серную кислоту. Для ее нейтрализации используют щелочные соединения, состав которых может меняться в зависимости от концентрации кислоты. Для щелочных вод наоборот, используют процессы их обработки различными кислотами или кислыми газами.
Окисление. Окисление применяется в основном для обеззараживания сточных вод. На выходе воды становятся в значительной мере менее загрязненными, загрязнители и токсины удаляются. Наиболее распространенным и подходящим является хлор. Он часто используется в моющих и дезинфицирующих средствах. Активно очищает от фенолов, цианидов, сероводорода, сульфидов и сернистых соединений. При этом образуется соляная кислота. После окисления до цианата его окисляют до простых элементов: азота и диоксида углерода.
Другим эффективным окислителем является озон. Он способен окислять как органические, так и неорганические вещества. Активно борется с нефтепродуктами, мышьяком, пестицидами, фенолами, ПАВ и другими. Озон обесцвечивает воду, ликвидирует привкусы, запахи, нормализует органолептические свойства. В отличие от хлора, обеззараживание озоном протекает в сотни раз быстрее.
Для конечного обеззараживания используют ультрафиолетовое облучение. Оно может использоваться самостоятельно в отдельных установках или совместно в процессе обеззараживания хлором или озоном.
Существует еще один метод окисления, активно применяется в очистке сточных вод. Основные процессы: катодное восстановление и анодное окисление. В зависимости от необходимости извлечения различных элементов из стоков, меняется материалы электродов, вид электролита.
Нормы
Строгие требования по очистке касаются только промышленной области. При этом в нормативах указаны конкретные допустимые концентрации различных химических веществ касательно источников непромышленного происхождения. Их сброс в почвы или открытые водоемы без очистки не допускается.
По хозяйственным стокам, сбрасываемые в водоемы, действуют нормативные требования по содержанию и концентрациям.
Общепринятые нормы указаны в СанПиН № 4630–88:
- Значение pH должно быть в пределах 7,4-7,8.
- Среднее содержание фосфатов – 0,95 мг/дм3.
- Содержание сульфатов – 28,5 мг/дм3.
- Содержание хлоридов – 62 мг/дм3.
Важно! Неочищенные воды из канализации запрещено сливать в водоемы. Не следование этому правилу приводит к административной ответственности.
Биологическая очистка сточных вод
Целью биологического этапа очистки является разрушение и минерализация органических остатков сточных вод микроорганизмами или бактериями. Этот метод основан на их способности использовать вещества из сточных вод в своем питании. В практике используются анаэробные (анаэробное брожение) и аэробные организмы. Данные процессы схожи, но в промышленности используются три основных: биофильтры, активный ил (аэротенки), метантенки. Микроорганизмы активного ила поддерживают состояние и структуру своего биоценоза, размножаясь, и потребляя загрязняющие вещества.
Суть процесса
Наиболее опасными считаются стоки производственных прачечных. В их составе находятся моющие средства (с преобладанием ПАВ).
В состав ХБС, также, входят:
- разнообразные микроорганизмы;
- минеральные вещества (к примеру, глина и песок);
- твердые отходы.
Перед сбросом в водоем они подвергаются обязательной очистке. Хозяйственно-бытовые сточные воды выводятся в систему канализации, которая направляет их в специальные сооружения. Это необходимо для устранения вредных и опасных химических элементов.
Типы загрязнений в стоках
Классификация сточных вод проводится по типам загрязнений, они бывают:
- Механические. Это нерастворенные в воде примеси и мусор, такие загрязнения содержат поверхностные сточные воды.
Совет! Ливневые или поверхностные сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, могут содержать не только механические, но и химические примеси.
- Химические. К этому типу загрязнений относят стоки с присутствием растворенных или находящихся в виде взвесей органических или неорганических химических веществ. Химические примеси могут быть токсическими или нет.
- Биологические. Данный тип загрязнений подразумевает наличие в воде различных бактерий, грибков и других патогенных микроорганизмов.
- Радиоактивные. Это загрязнение стоков радиоактивными веществами.
