Виды загрязнения сточных вод: методы их очистки

Виды загрязнения сточных вод: методы их очистки. Ценнейшим природным ресурсом является вода. В процессах обмена веществ она играет исключительную роль. Здоровье человека напрямую зависит от качества потребляемой им воды. Поэтому так важно разрабатывать технологические процессы, сводящие к минимуму виды загрязнения сточных вод. В России более100 тыс. рек, их годовой сток составляет 4700 км 3 . Анализ водных ресурсов показывает, что в настоящее время возрастает угроза истощения и вода может стать дефицитом.

Сегодня недостаток в пресной воде испытывают уже около 60% населения земного шара. Причиной растущего дефицита пресной воды является рост народонаселения, а также нерегулируемая вырубка лесных массивов и загрязнение водоёмов из-за неразумного отношения к охране водных ресурсов. Подсчитано, что недостаток пресной воды будет испытываться уже в этом столетии. Поэтому очень важно уделять внимание комплексному, экономному использованию водных ресурсов. Особенно сильное влияние на недостаток пресной воды оказывают стоки промышленных предприятий, сельского хозяйства, коммунальные хозяйства.

Небольшой город, потребляя ежесуточно 600 м 3 чистой воды, даёт 500 м 3 стоков. Чистая вода без фильтра в наше время почти невозможна. Дефицит пресной воды вызван не её безвозвратным потреблением, а всё более возрастающим загрязнением водоёмов промышленными и бытовыми стоками. Сильно загрязнёнными являются стоки от нефтехимической, металлургической, нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности. Огромный вред приносит неправильное применение пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве. Сточные воды разнообразны по своему составу, который зависит от вида загрязнений, которые в неё поступают.

Очень вредными являются стоки химической промышленности, обогатительных и горнодобывающих предприятий. Сбрасывание сточных вод с высокой температурой, например, с тепловых электростанций, приводит к накоплению органических веществ и нарушает биоритм водоёма. Трудно очищаются сточные воды от синтетических поверхностно-активных веществ, которые содержатся в моющих средствах. Иногда они даже присутствуют в питьевой воде. ПАВ в значительно степени ухудшают способность водоёмов к самоочистке. Они поступают в водоёмы в качестве стоков от прачечных, бань, от предприятий-изготовителей моющих средств. ПАВ и CMC применяются также для интенсификации производств на предприятиях лёгкой промышленности, при обогащении руд, при разделении продуктов в химической промышленности.

Огромный вред водоёмам наносят пестициды, поступающие в них вместе с талыми и дождевыми водами при обработке полей, а также вместе с водами хлопковых и рисовых плантаций. Опасным для жизни и здоровья людей является радиоактивное загрязнение. Это явление наблюдается при испытании ядерного оружия под водой, при нарушениях режима очистки урановой руды, а также при переработке ядерного горючего. Виды загрязнений сточных вод. В основном все стоки содержат 3 вида загрязнений: Минеральные. К ним относятся песок, рудные и глинистые включения, растворы минеральных солей, щелочей и кислот; Растительные. К ним относятся остатки плодов и клеевые вещества животного происхождения. В них основным химическим веществом является углерод; Биологические и бактериальные. Это сточные воды боен, коммунального хозяйства, биофабрик. В своём составе они содержат микроорганизмы и плесневые грибки. Виды сточных вод. Различают следующие виды сточных вод: Промышленные стоки. Их можно подразделить на: Загрязнённые. Загрязнение происходит вышеуказанным путем; Условно-чистые. К ним относятся, например, воды для охлаждения тепловых машин; Хозяйственные и бытовые сточные воды. К ним относятся стоки от общественных зданий, больниц, кухонь, столовых; Сельскохозяйственные стоки. В своём составе они в большом количестве содержат химические удобрения и ядохимикаты; Атмосферные стоки. Они образуются при стекании с промышленных площадок при таянии снега и дождях. Поверхностные и подземные воды. Для них характерны следующие виды загрязнений: Механическое загрязнение. В основном это свойственно поверхностным видам загрязнения. К ним относится повышенное содержание механических примесей; Химическое загрязнение. Оно характеризуется наличием в воде неорганических и органических веществ нетоксического и токсического характера; Биологическое и бактериологическое. В воде присутствуют патогенные микроорганизмы, грибы и мелкие водоросли. Радиоактивное. В воде присутствуют радиоактивные вещества; Тепловое. Этот вид загрязнения наблюдается при спуске в водоёмы вод с атомных и тепловых электростанций с повышенной температурой. Основным источником загрязнения водоёмов являются плохо очищенные стоки коммунальных и промышленных предприятий. Загрязняющие вещества качественно меняют состав воды. Это проявляется в изменении её физических свойств, появляется неприятный запах, привкус, в ней появляются вредные вещества, которые либо плавают на поверхности водоёмов, либо откладываются на дне. Химическое загрязнение. Выход поверхностных сточных вод с примесями. Количественный и качественный состав всех загрязнений разнообразен. Но все химические загрязнения можно разделить на две группы: К первой относятся загрязнения, содержащие неорганические примеси. К ним можно отнести стоки сульфатных, содовых заводов, обогатительных фабрик. В своём составе они в большом количестве содержат ионы тяжёлых металлов, щёлочи и кислоты. Они изменяют качественный состав воды. Ко второй группе относятся стоки нефтеперерабатывающих, нефтехимических заводов, предприятий органического синтеза, коксохимических производств. В сточных водах в большом количестве содержатся фенолы, альдегиды, смолы, аммиак, нефтепродукты. Их вредное влияние заключается в том, что ухудшаются органолептические показатели воды, уменьшается содержание в ней кислорода, повышается биохимическая потребность в нём. В настоящее время основным загрязнителем водоёмов является нефть и нефтепродукты. При попадании в воду они создают на его поверхности плёнку, на дно оседают тяжёлые фракции. Вкус, окраска, вязкость, поверхностное натяжение изменяется. Вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу для человека и животных. В сточных водах нефтехимических предприятий содержится фенол. При попадании его в водоёмы резко снижается биологические процессы, протекающие в них, нарушается процесс самоочищения воды. В воде присутствует запах карболки. Пагубно влияют на жизнь водоёмов предприятия целлюлозно-бумажной промышленности. Древесная масса окисляется, происходит значительное потребление кислорода и, как следствие этого, гибнут мальки и взрослые рыбы. Нерастворимые вещества и волокна ухудшают физико-химические свойств воды. Вредное воздействие на водоёмы оказывают молевые сплавы. Из коры и гниющей древесины в воду выделяются дубильные вещества. Смола поглощает кислород, что приводит к гибели рыб. Помимо этого, молевые сплавы засоряют реки и забивают их дно. При этом рыбы лишаются нерестилищ и мест кормления. Радиоактивное загрязнение. Радиоактивными отходами загрязняют атомные электростанции. Радиоактивные загрязнители концентрируются малыми планктонными организмами и рыбой. Потом по цепочке передаются и другим организмам. Если сточные воды имеют повышенную радиоактивность (100 кюри/л), то нужно производить их захоронение в подземных бессточных водоёмах и специальных резервуарах. Биологическое загрязнение. В мире растёт численность населения, расширяются старые и растут новые города, что ведёт к увеличению стоков во внутренние водоёмы. Бытовые стоки являются источником загрязнения рек и озёр гельминтами и болезнетворными бактериями. Сточные воды содержат 60% веществ органической природы. К ним относятся и биологические загрязнения в медико-санитарных водах, коммунально-бытовых водах и отходах шерстомойных и кожевенных предприятий. При очистке стоков наибольшие затруднения вызывают органические примеси. При загнивании они отравляют грунт, воздух и воду. Сточные воды необходимо выводить за пределы городов и минерализовать органические вещества. Суммарный объём микроорганизмов в стоках составляет около 1 м 3 на 100 м 3 сточных вод. Среди бактерий и различных микроорганизмов есть и патогенные, например, возбудители холеры, брюшного тифа, дизентерии и других заболеваний. Большая часть стоков являются потенциально опасными для человека и животных. Для того чтобы водоёмы не загрязнялись вредными веществами, сточные воды необходимо очищать. Частичное очищение происходит и в самом водоёме. Степень очистки стоков определяется специальным расчётом и согласовывается с органами рыбного и санитарного надзора. Тепловое загрязнение. Если в водоёмы спускают нагретые воды тепловых электростанций, то это вызывает их тепловое загрязнение. В тёплой воде содержится меньше кислорода, термический режим резко изменяется. Это оказывает отрицательное воздействие на флору и фауну водоёма. В нём начинают развиваться сине-зелёные водоросли, что губительно влияет на численность обитателей водоёмов. Сегодня особенно остро стоит задача защиты водных ресурсов от загрязнения и истощения и рациональное их использование. Одним из направлений работ по охране водных ресурсов является применение бессточных циклов водоснабжения. В этом случае сточные воды сбрасывать не нужно, они многократно могут использоваться в технологических процессах. Бессточные циклы позволят ликвидировать сбрасывание вод. Существенно снизить степень загрязнённости сточных вод позволит выделение из них ценных примесей. Если вода используется для охлаждения системы, то следует рассмотреть воздушное охлаждение, что позволит на 80% сократить общий расход воды. В этой связи очень важно разрабатывать новое оборудование, использующее минимум воды для охлаждения. На повышение водоворота существенное влияние оказывает внедрение методов очистки стоков с высокой эффективностью, например, физико-химических, где применение реагентов является самым эффективным. Активное внедрение физико-химического метода вместе с биохимической очисткой позволяет в значительной степени решить проблемы очистки сточных вод. В ближайшее время планируется проводить очистку сточных вод мембранными методами. Методы очистки стоков. Методы очистки стоков подразделяют на: Механические; Химические; Физико-химические; Биологические; Термические. Все способы очистки стоков можно разделить на деструктивные и рекуперационные. Последние предусматривают извлечение ценных веществ из сточных вод для дальнейшей их переработки. В деструктивных методах все вещества, загрязняющие стоки, подвергаются разрушению. А продукты их разрушения удаляются из воды в виде осадка или газов. Выделяются следующие методы очистки стоков: Очистка от эмульгированных и суспензированных примесей. Для этого грубые примеси отделяют отстаиванием, фильтрацией и процеживанием, флотацией и центробежным отстаиванием. Мелкодисперсные вещества отделяют путём флокуляции, электрофлотации и электрокоагуляции; Очистка от примесей, растворённых в стоках. Для этого используется ионный обмен, дистилляция, обратный осмос, замораживание, электродиализ, методы очистки с применением химических реагентов; Очистка от органических примесей; Регенеративные методы: ректификация, осветление, ультрафильтрация, обратный осмос. Деструктивные: парофазное, жидкофазное, электрохимическое, радиационное окисление; Очистка от газов: реагентные методы, нагрев, отдувка. На практике применяется три метода очистки всех стоков. Первый применяется уже давно и считается наиболее экономичным. Сточные воды сбрасываются в крупные водотоки, где происходит их разбавление, аэрация и нейтрализация естественным способом. В настоящее время этот способ показал свою неэффективность. Второй метод заключается в удалении органических веществ и твёрдых загрязнителей путём механической, биологической и химической очистки. Чаще всего этот метод используют на коммунальных очистных станциях. Третий метод предполагает сокращение объёма сточных вод путём изменения технологических процессов. Несмотря на то, что многие предприятия стараются сделать свои циклы замкнутыми, всё же самым радикальным решением проблемы очистки стоков является строительство самых современных очистных сооружений. В таких сооружениях на первом этапе предусмотрена механическая чистка. На пути движения стоков устанавливается сито или решётка, при помощи которой происходит улавливание взвешенных частиц и плавающих предметов. Песок и другие неорганические вещества оседают в песколовках. Нефтеловушки и жироловки улавливают нефтепродукты и жиры. Хлопьевидные частицы улавливаются после осаждения их при помощи химических коагулянтов. На втором этапе происходит очистка биологическими методами. Анаэробные бактерии разлагают взвешенную и растворённую органику. Стоки пропускают через различные фильтры: песчаные, гравийные, керамзитовые и фильтры из синтетических полимеров. В отстойниках образуется активный ил. Третичная очистка способствует удалению оставшихся загрязнителей. На этом этапе удаляются пестициды и фосфаты путём фильтрации через древесный уголь или при добавлении коагулянтов. Виды и состав загрязнений сточных вод чрезвычайно разнообразны. Но бережное расходование водных ресурсов и их охрана являются одним из основных звеньев в комплексных мероприятиях по охране природы.