Очистка сточных вод

Введение
1. Сущность сточных вод
1.1. Понятие сточных вод
1.2. Классификация сточных вод
2. Характеристика очистки сточных вод
2.1. Необходимость очистки сточных вод
2.2. Методы очистки сточных вод
Заключение
Список литературы

Очистка сточных вод

Производственные сточные воды ряда отраслей промышленности загрязнены, главным образом, отходами производства, в которых могут находиться ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, соединения мышьяка, анилин, соли меди, свинца, ртути и др.), а также вещества, содержащие радиоактивные элементы; некоторые отходы представляют определенную ценность (как вторичное сырьё).
В зависимости от количества примесей производственные сточные воды подразделяют на:
загрязнённые, подвергаемые перед выпуском в водоём (или перед повторным использованием) предварительной очистке,
условно чистые (слабо загрязнённые), выпускаемые в водоём (или вторично используемые в производстве) без обработки.
Атмосферные сточные воды - дождевые и талые (образующиеся в результате таяния льда и снега) воды.
По качественным характеристикам загрязнений к этой категории относят также воды от поливки улиц и зелёных насаждений. Атмосферные сточные воды, содержащие преимущественно минеральные загрязнения, менее опасны в санитарном отношении, чем бытовые и производственные сточные воды.5
2. Характеристика очистки сточных вод
2.1. Необходимость очистки сточных вод
Если бы на каком-либо из наших крупных предприятий не предусматривалась очистка сбрасываемых сточных вод, то ниже места сброса этих вод в водоем можно было бы увидеть следующую картину: массы увлекаемого водой ила, пена, плывущая на поверхности воды, грязные волокнистые отложения вдоль берегов, мутность воды, изменение ее окраски, неприятный запах. Все эти и многие другие явления превращают реку в промышленную клоаку, не имеющую ничего общего ни с освежающим, живительным источником, ни с журчащим ручейком, ни с другими поэтическими образами.
Примерно 70% загрязнений, сбрасываемых в наши водоемы, являются загрязнениями промышленного характера, и лишь 30% приходится на бытовые сточные воды, отводимые от населенных пунктов. Возможности загрязнения водоемов производственными сточными водами значительно больше и разнообразнее, чем бытовыми. Именно поэтому очистка производственных стоков с целью предотвращения загрязнения водоемов приобретает такое большое значение. Закон об охране водных ресурсов обязывает все промышленные предприятия очищать свои сточные воды. Он говорит о том, что охрана и уход за водоемами является обязанностью всего населения, и в первую очередь работников производственных предприятий. Недопустимо загрязнять водоемы твердыми, жидкими или газообразными отходами. Ввод в эксплуатацию производственных объектов, новых сооружений и установок, связанный со сбросом сточных вод, запрещается в том случае, если не предусматривается проведение мероприятий по очистке последних.
Несмотря на наличие, четко сформулированных требований, имеющих силу закона, понадобится еще какое-то время, прежде чем уменьшиться происходившее в течение десятилетий загрязнение водоемов сточными водами. О первых успешных шагах в этой области свидетельствует тот факт, что все вновь строящиеся промышленные объекты с самого начала оборудуются эффективными очистными сооружениями. Даже на старых промышленных предприятиях, построенных в период, когда очистке сточных вод не уделялось должного внимания, вводится современное канализационное оборудование. Такие целенаправленные мероприятия дают все основания считать, что загрязнение водоемов производственными сточными водами не только не будет увеличиваться, но заметно сократится. Специалисты водного хозяйства других государств также считают, что только путем широкого внедрения новых эффективных средств очистки сточных вод можно добиться ограничения загрязнения водоемов.
Мероприятия по очистке сточных вод приобретают еще большее значение, если учесть, что промышленные предприятия не только сбрасывают сточные воды в водоемы, но также являются самыми большими потребителями воды. Свыше 1/5 расхода воды приходится в настоящее время на промышленные предприятия. Увеличивающееся загрязнение водоемов отрицательно сказывается на финансовом бюджете промышленных предприятий, так как затраты на очистку воды значительно выше, чем они могли бы быть при использовании сравнительно чистой сырой воды.
В настоящее время начинает вступать в силу экономический принцип, предусматривающий на промышленных предприятиях ограниченное использование свежей воды, а также ответственность за поддержание чистоты водоемов. Таким образом, потребление природных вод теперь связано с определенными финансовыми затратами. Предприятия, превышающие нормы сброса стоков в водоемы, подвергаются денежному штрафу. Если естественная самоочищающая способность рек полностью иссякнет вследствие чрезмерного сброса в них сточных вод, то прекратится выполняемая водоемом бесплатная очистка воды. В результате затраты на подготовку производственной воды нужного качества могут возрасти настолько, что ее использование будет нерентабельным.
Требования, предъявляемые к очистке производственных сточных вод, помимо качества этих вод, учитывают также и то, куда эти воды поступают: в городскую канализацию или непосредственно в водоемы. Кроме того, следует различать, с одной стороны, производственные воды, образующиеся в ходе производственных процессов, а с другой стороны, сбрасываемые на территории предприятия бытовые сточные воды и воды атмосферные. Среди сточных вод, образующихся на производстве, имеются воды с органическими и неорганическими загрязнениями. Каждый вид этих вод требует определенного метода очистки. Совместная очистка производственных и бытовых сточных вод является целесообразной только тогда, когда мощность городских очистных сооружений достаточна для этой Цели. В отдельных случаях смешение обоих видов сточных вод является даже единственно надежным и экономичным способом очистки производственных вод. Разумеется, эти воды должны обладать способностью к биологическому разложению и при этом не должны оказывать отравляющего действия на организмы, содержащиеся в активном иле.
Сточные воды, промышленные отходы, отбросы, дым, выхлопные газы, пыль, копоть - всё это представляет угрозу нашему существованию. Об этом мы читали и читаем во многих сообщениях, где на конкретных примерах пытаются доказать, что наше общество, окончательно потерявшее всякую связь с природой, само создает препятствия своему дальнейшему развитию вследствие непрерывно растущего количества всевозможных отходов.
По мнению таких пророков, не недостаток товаров потребления, а увеличение количества отходов будет когда-нибудь представлять серьезную угрозу для человеческого существования. В качестве аргументов они приводят главным образом увеличивающееся загрязнение водоемов, большие скопления отвалов мусора, возникновение смога (сплошная, задержанная туманом пелена Дымовых газов, выбрасываемых заводскими дымовыми трубами, автомашинами и т.п., которая при определенных погодных условиях в индустриальных Районах может явиться причиной массовых заболеваний, в некоторых случаях даже со смертельным исходом) и другие явления, которые представляют опасность для человека.
Однако с этими гипотезами дело обстоит примерно так же, как и с гипотезами стронников учения Мальтуса, который утверждал, что эпидемии, войны и другие бедствия есть неизбежные следствия того, что численность населения земного шара растет быстрее, чем производство средств существования, и потому являются своего рода законом природы. Однако эти взгляды несостоятельны, ибо они недооценивают творческие способности человека, его стремление все глубже и глубже познавать законы развития природы и общества, чтобы на основании этих законов преобразовывать окружающий мир, заставляя его служить на благо человека.
Во многих случаях строгое разделение различных видов сточных вод является предпосылкой их эффективной очистки. Это в первую очередь касается сточных вод, содержащих главным образом минеральные загрязнения. Раздельная очистка требуется также тогда, когда из производственных вод необходимо выделить определенные вещества.6
2.2. Методы очистки сточных вод
Метод, часто применяемый в промышленном производстве для уменьшения расхода сточных вод, заключается в повторном использовании обработанной надлежащим образом воды, циркулирующей в ходе производственного процесса. Разумеется, обойтись запасом воды, необходимым для выполнения производственных процессов, без постоянного его пополнения невозможно, так как происходит постепенное скопление загрязнений, которые эпизодически сбрасываются в виде концентрированных сточных вод. С другой стороны, становится экономически выгодным повторное использование продуктов, содержащихся в таком концентрате. Применение воды в замкнутых циклах промышленных предприятий отвечает хозяйственным интересам этих предприятий, а также интересам всегводного хозяйства.
Производственные сточные воды, которые отводятся в городскую канализационную сеть, следует подвергать предварительной обработке лишь в той степени, чтобы они не оказывали вредного воздействия на здоровье людей, выполняющих ремонтные работы в канализационных коллекторах, не вызывали повреждения отдельных элементов канализационной системы вследствие коррозии и обеспечивали надежное функционирование очистных сооружений. Требовать какой-либо более полной предварительной очистки было бы неправильно, ибо задача канализации состоит в том, чтобы, приняв все сточные воды, направить их для последующей очистки. Как правило, в конце канализационной сети предусматривается очистная станция централизованной канализации, которая вполне справляется с возложенными на нее функциями по очистке производственных сточных вод, сбрасываемых в черте города. С экономической точки зрения, эта станция обходится гораздо дешевле, чем ряд дорогостоящих сооружений предварительной очистки.
К необходимым мероприятиям по предварительной очистке производственных сточных вод, отводимых через канализационную сеть, относятся детоксикация и нейтрализация, задержание взрывоопасных веществ, очистка от нефтепродуктов, жира, радиоактивных веществ и охлаждение воды до температуры ниже 35°С. Однако при непосредственном отведении производственных вод в водоемы требуется их дополнительная очистка. В этом случае необходимо, кроме того, в определенных пределах уменьшить количество взвешенных, а иногда и растворенных веществ, содержащихся в сточных водах. Методы обработки производственных сточных вод могут быть направлены на разрушение, обезвреживание или восстановление веществ, содержащихся в сточной воде. Они в значительной степени зависят от технологии производства промышленного предприятия. В некоторых случаях надлежащие методы определяются лишь с помощью экспериментальных исследований, например, когда в новых отраслях или производствах образуются неизвестные до сих пор виды стоков. Для определения степени загрязнения производственных сточных вод выполняются анализы.
Когда речь идет об ингредиентах сточных вод, поддающихся биологическому разложению, то в воде определяется биохимическая потребность в кислороде. Полученные результаты легко сопоставить со средней степенью загрязнения бытовых сточных вод, что весьма важно при расчетах очистных сооружений. Средняя биохимическая потребность в кислороде в расчете на одного жителя хорошо известна, и, исходя из нее, устанавливают, какому эквивалентному числу жителей соответствует определенное количество производственных сточных вод.
С некоторыми наиболее часто встречающимися специальными методами очистки производственных сточных вод мы познакомимся поближе. На ряде производств, например в цехах гальванизации и травления металлов, а также на химических предприятиях часто применяются технические кислоты. Наиболее приемлемым и недорогим веществом для нейтрализации кислот является известь.
Задержание масел, жиров, бензина и других веществ также относится к одному из методов очистки производственных сточных вод. При этом используют явление всплывания на поверхность более легких по сравнению с водой веществ. В этом случае их просто удаляют с поверхности сточных вод. Даже более тяжелые по сравнению с водой частицы загрязнений могут всплывать под действием пузырьков газа, которые прилипают к их поверхности и обеспечивают соответствующую подъемную силу. Характерным примером такой обработки является флотация при обогащении руды.
Даже понижение температуры, как ни странно, может рассматриваться как один из видов обработки. Отвод в канализацию нагретых сточных вод может вызвать размягчение заливочной массы в муфтовых соединениях труб и привести к нарушению герметизации трубопроводов. Спуск нагретых сточных вод в водоем также может привести к нежелательным последствиям. В результате местного повышения температуры водного потока, например, при отводе в водоем большого количества воды, нагретой при охлаждении оборудования, на участке водоема, расположенном ниже сброса в него сточных вод, отмечается значительное ускорение процессов преобразования и распада загрязнений. Интенсивность их разложения зависит именно от температуры воды в этих водоемах. Вследствие слишком быстрого протекания процессов самоочищения количество растворенного в речной воде кислорода уменьшается настолько, что может упасть ниже допустимого для существования рыб предела. Гибель рыбы в водоемах в большинстве случаев является свидетельством перегрузки водоема сточными водами, которые могут быть причиной гибели даже только вследствие своей высокой температуры.
Для очистки производственных сточных вод широко применяются методы, применяемые для очистки сточных вод в городах. Это, например, механические методы очистки, предусматривающие процеживание, отстаивание, удаление загрязнений с поверхности сточных вод, а также их фильтрацию.
Имеется ряд методов химической очистки, которые при определенных обстоятельствах оказываются эффективными. Одним из таких методов является коагулирование путем добавления в воду химических веществ. При соединении мельчайших взвешенных частиц в крупные хлопья часть загрязнений, находившихся до этого во взвешенном состоянии, оседает. Процесс хлопьеобразования при добавлении в сточную воду химических веществ аналогичен химическому процессу осаждения, при котором в результате реакции растворенные вещества переводятся в нерастворимый осадок. Наконец, можно назвать такие процессы очистки, как экстракция, сорбция, кристаллизация, электролиз, выпаривание, диализ.
Наибольшее значение имеют методы биологической очистки. Поскольку часть производственных сточных вод содержит органические вещества, которые могут разлагаться под воздействием бактерий и других микроорганизмов, их можно очищать аналогично бытовым сточным водам. Здесь также следует различать процессы гниения, возникающие под воздействием анаэробных бактерий, и протекающие в присутствии кислорода воздуха процессы распада, в которых участвует множество аэробных организмов. Помимо всего прочего для эффективной биологической очистки очень важно, чтобы в сточных водах не скапливались в опасных концентрациях ядовитые вещества, какими, например, являются некоторые соли тяжелых металлов. Присутствие последних в во де отрицательно сказывается на жизнедеятельности микроорганизмов и част приводит к их гибели. Сточные воды не должны обладать слишком сильной кислой или щелочной реакцией. Убедиться в том, возможна ли биологическая очистка сточных вод, поможет БПК-тест (определение биохимической потребности в кислороде опытным путем).
Во многих случаях степень загрязнения производственных сточных вод так велика в сравнении с загрязнением бытовых сточных вод, что одной ступени биологической очистки оказывается недостаточно. Вода должна поочередно пройти две или более ступени очистки. Однако можно также заселить сточные воды бактериальными культурами, которые специально приспособлены для определенной сточной воды и имеют высокую очистную способность. Все эти методы, объединенные под названием «методов интенсивной биологической очистки», в последние годы прошли лабораторные испытания и могут быть применены на практике для очистки сточных вод предприятий угольной, нефтяной и химической промышленности. При этом для удовлетворения возрастающей потребности микроорганизмов в кислороде используются высокопроизводительные аэраторы. Для биологической очистки производственных сточных вод могут также применяться уже знакомые нам биофильтры.
Многие производственные стоки содержат фенолы. Вследствие вредного воздействия, оказываемого ими на воду водоемов, их удаление из сточных вод имеет важное значение. Наряду с токсичностью и возможностью связать кислород, что в целом отрицательно сказывается на качестве воды в водоеме, фенольные сточные воды наносят вред рыболовству и представляют опасность для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Для рыб концентрация фенола 3-5 мг/л является уже губительной, и даже в том случае, когда эта концентрация значительно ниже, рыбу в качестве продукта питания употреблять нельзя, так как он имеет неприятный привкус карболовой кислоты. Присутствие даже очень малых количеств фенола в воде, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей, значительно ухудшает ее качества. При хлорировании, применяемом для обеззараживания питьевой воды, образуются соединения хлора с фенолом, присутствие которых заметно даже при еще меньших концентрациях, так как они сообщают воде более неприятный привкус, чем фенол. Удаление фенола из сточных вод газовых и коксохимических заводов, заводов по перегонке бурого угля, от перегонки смолы в процессах гидрирования, от генераторных установок, предприятий по переработке нефти и предприятий химической промышленности является поэтому необходимым. Оно может быть выполнено путем извлечения фенола из сточных вод или ликвидацией его. Если для регенерации фенола пользуются растворителями, то расщепление фенола помимо всех прочих методов может осуществляться также биологическим путем. Организмы, образующие активный ил в сооружениях биохимической очистки, настолько приспосабливаются к новым условиям, что начинают потреблять в качестве питания и фенол. Разумеется, следует обеспечить для них дополнительное питание в виде бытовых сточных вод или же путем добавления в воду пищевых солей, содержащих фосфор и азот. Поэтому совсем не удивляешься, когда видишь на многих наших современных промышленных предприятиях сооружения биологической очистки, с которыми мы уже ознакомились на крупных очистных станциях городов.