Сточные воды содержат опасные неорганические вещества, такие как калий, фосфор и азот, а также органические компоненты, включая удобрения, пестициды, фунгициды, гербициды и инсектициды. Эти вещества могут быть крайне токсичными и приводить к отравлению, вплоть до летального исхода.
Методы очистки сточных вод
Неочищенные сточные воды представляют серьезную угрозу как для локальных экосистем, так и для экологии в целом. При попадании в почву или водоемы, они способны на протяжении долгого времени загрязнять окружающую среду и вызывать исчезновение целых биомов. Даже ливневые стоки в городских условиях могут содержать значительное количество примесей, включая тяжелые металлы и различные химикаты. Сброс сточных вод с промышленных предприятий в окружающую среду без предварительной очистки строго запрещен.
Где и когда возникает необходимость в очистке сточных вод
Сточные воды классифицируются по нескольким критериям в зависимости от источника их происхождения:
— Поверхностные или атмосферные – образуются в результате дождливых периодов или таяния снега;
— Бытовые или хозяйственные – возникают в процессе повседневной активности людей;
— Промышленные или производственные – стоки, образующиеся в процессе технологической деятельности предприятий.
Обязательной очистке подлежат как бытовые, так и промышленные сточные воды. В случаях наличия централизованной канализации такие воды поступают в специальные очистные сооружения. В частных домах устанавливаются специальные септики для обработки сточных вод.
Виды стоков и загрязняющих компонентов в них
Все сточные воды можно разделить на две основные категории:
- Хозяйственно-бытовые. Основная угроза от них заключается в наличии большого количества патогенных бактерий.
- Производственные. Здесь патогенные микроорганизмы практически отсутствуют, однако присутствуют такие загрязняющие вещества, как масла, соли тяжелых металлов и прочие химикаты.
Если с хозяйственно-бытовыми стоками все относительно понятно, то состав производственных сточных вод может сильно варьироваться в зависимости от сферы деятельности и особенностей работы конкретного предприятия:
- Нефтеперерабатывающие заводы сбрасывают в очистные сооружения не только нефть и продукты ее переработки, но и такие вещества, как фенолы и тяжелые металлы;
- Целлюлозно-бумажные заводы используют значительные объемы воды в производстве. Эта вода, попадая в сточные воды, насыщается древесными и бумажными волокнами, лигнином и фенолами, а также красителями. Процесс разложения этой органики приводит к образованию метана, сероводорода и углекислого газа, что негативно сказывается на содержание кислорода в водоемах и может вызвать гибель водных экосистем;
- Текстильные фабрики. В канализацию попадают не только волокна тканей, но также соединения цинка, меди, хрома и никеля, содержащиеся в красителях. Такое накопление компонентов в биоценозах может произвести изменения в ферментативных процессах, что также неблагоприятно сказывается на экосистеме водоема;
- Мясоперерабатывающие комбинаты и молокозаводы. В сточных водах этих предприятий преобладают жиры и остатки органов животных. Их сброс в водоемы может вызывать гниение и снижать кислотность воды, что приводит к образованию на поверхности творожистых взвесей. Это приводит к превышению предельно допустимых концентраций (ПДК) хлоридов, нитратов и фосфатов. Особенно это выражено на птицефабриках;
- Рыбоперерабатывающие заводы вносят в водоемы компоненты, которые вредны для экосистемы. Основная проблема заключается в том, что рыбный жир содержит высокие концентрации ненасыщенных жирных кислот вместе с небелковыми азотистыми группами и клетчаткой, которые не подвержены окислению на биоруровне.
Важно! Также представляют опасность сточные воды, образующиеся с сельскохозяйственных полей. Они могут содержать ядохимикаты, нитриты, нитраты и разнообразные удобрения. Спиртоперерабатывающие заводы тоже сбрасывают значительные объемы органики, включая грубодисперсные, коллоидные и растворимые вещества, обладающие повышенной способностью к окислению и гниению.
Методы очистки сточных вод
Удаление загрязняющих веществ из водоема является сложной задачей и требует использования различных методов очистки:
- механические;
- химические;
- физико-химические;
- биологические.
При выборе метода учитываются характеристики загрязнений, концентрация примесей и варианты дальнейшего применения очищенной воды, будь то сброс в водоемы или повторное использование, например, в системах охлаждения промышленных установок.
В наиболее трудных случаях, когда содержание различных отходов (включая органику, нефть и химические компоненты) высоко, очищение выполняется поэтапно с применением всех доступных методов. Такой процесс называется комбинированным очищением.
Производственные сточные воды
Производственные сточные воды образуются в результате использования водных ресурсов в различных технологических процессах на предприятиях.
Факторы, влияющие на количество и состав промышленных сточных вод, а также концентрацию загрязняющих веществ, проиллюстрированы на рисунке 2.
Рисунок 2 — Влияющие факторы на загрязнение промышленных сточных вод
Состав загрязняющих веществ и их концентрация могут варьироваться от предприятия к предприятию и даже внутри одного предприятия — от нескольких миллиграмм до десятков граммов на литр.
Сточные воды промышленных предприятий классифицируются на три категории по степени загрязнения:
Таблица 2 — Классификация промышленных сточных вод
| Вид сточных промышленных вод | Характеристика |
|---|---|
| Условно чистые | не вызывают изменения физико-химического состава водоема и не требуют специализированной очистки |
| Нормативно очищенные | прошли очистку, уровень загрязняющих веществ не превышает установленные нормы |
| Загрязненные | не подвергались очистке, концентрация загрязняющих веществ превышает установленные пределы. Сбрасываются в водоемы с расчетом на разбавление и самоочищение. |
Сточные воды производственных предприятий могут включать как минеральные, так и органические загрязнения с различной концентрацией и представляют большую опасность для окружающей среды. Поэтому перед сбросом они подлежат очистке в соответствии с проектом предельно допустимых сбросов, который предприятие разрабатывает и согласовывает с соответствующими контролирующими органами.
Хозяйственно-бытовые сточные воды
Хозяйственно-бытовые сточные воды возникают в результате человеческой деятельности, включая использование санитарных узлов, душей, бань, прачечных и столовых.
Загрязнения, содержащиеся в таких сточных водах, делятся на два основных типа:
- 1. Фекальные загрязнения — связанные с жизнедеятельностью людей как биологических организмов;
- 2. Хозяйственные загрязнения — образующиеся от бытовых отходов и используемых моющих средств.
Поступление и приём таких сточных вод, как правило, имеют постоянный характер как по времени, так и по объёму.
Эти сточные воды считаются сильно загрязнёнными, так как содержат более ста видов микроорганизмов, что связано с их животным или растительным происхождением. Среди этих микроорганизмов есть патогенные виды, которые представляют опасность для здоровья людей и могут вызывать эпидемии. Поэтому утилизация и обработка данного типа сточных вод должны строго контролироваться.
Конкретно, указания МУ 2.1.5.800-99, касающиеся организации санитарно-эпидемиологического надзора за обеззараживанием сточных вод, устанавливают ряд нормативных показателей, обеспечивающих безопасность их сброса и подлежащих контролю. Для проверки соблюдения данных требований проводятся микробиологические и паразитологические анализы сточных вод.
Влияние неочищенных стоков на окружающую среду
Если не использовать очистные сооружения и оборудование, то высокая степень загрязнения сточных вод сделает невозможным использование почвы для посева растений, а также затруднит забор воды для поливочных нужд и бытовых нужд. Владельцы частных домов и руководители предприятий зачастую игнорируют необходимость очистки, что приводит к сбросу токсичных стоков в окружающую среду. Это, в свою очередь, будет со временем приводить к загрязнению подземных вод и ухудшению качества жизни населения.
Установка очистных сооружений позволяет минимизировать проблему загрязнения окружающей среды, при этом компании могут утилизировать свои стоки. Для очистки сточных вод применяются различные методы, включая биологические, физические и химические процедуры, а также комбинированные подходы. Выбор необходимого метода осуществляется на основе состава сточных вод и целей их последующего использования или утилизации. К итогам таких действий относится очистка от твердых примесей, обеззараживание, а также извлечение веществ с особыми свойствами и их окисление.
Утилизация осадков
Обработка осадков сточных вод включает снижение их влажности и уменьшение объёма, при этом осадки подвергаются обеззараживанию. Загрязнения, которые задерживаются решетками, вывозятся с очистных станций или измельчаются и обрабатываются совместно с осадками от отстойников.
Песок, извлечённый из песколовок, подвергается процессу обезвоживания на специализированных площадках и также вывозится или очищается от органических загрязнений. После этого песок сушится и используется в планировочных работах.
Осадки из первичных и вторичных отстойников после обработки в биофильтрах, а также частично после аэротенков направляются в метантенки. Здесь под воздействием анаэробных микроорганизмов происходят процессы минерализации органических веществ. Дальнейшее снижение влажности осадков достигается с использованием механического оборудования — вакуум-фильтров, фильтр-прессов и центрифуг.
Для естественного обезвоживания (подсушивания) осадка, который прошел сброживание в метантенках, организуются иловые площадки. Это обустроенные участки земли, окруженные земляными валами, по которым проложена система самотечных лотков (реже труб) для периодической подачи осадка.
Технологические схемы очистки
При объёмах сточных вод от 50 тысяч кубических метров в сутки до 3 миллионов кубических метров в сутки и более используется технологическая схема очистной станции с биологической очисткой в аэротенках. Для интенсификации процессов осаждения взвешенных веществ, перед первичными отстойниками может применяться предварительная аэрация, где подливается часть избыточного активного ила для улучшения связывания частиц. Сырой осадок из первичных отстойников затем поступает в метантенки, и после процедуры сбраживания перенаправляется на механическое обезвоживание с использованием вакуум-фильтров или фильтр-прессов. Обезвоженные осадки могут дополнительно подвергаться термической сушке и использоваться как удобрения.
При меньших объемах сточных вод, порядка 10-20 тысяч кубометров в сутки, для биологической очистки применяются схемы на биофильтрах.
Для очистки бытовых сточных вод в малых локальных системах при расходах 0,4–25 кубометров в сутки, обычно используются септики, представленные в одно-, двух- или трехкамерных вариантах. Они выполнены из железобетонных или металлических колец, а также пластиковых или металлических ёмкостей, с последующим биологическим очищением на фильтрующей загрузке (песок, гравий, щебень), что позволяет снижать концентрацию взвешенных частиц до 90%, а биохимическое потребление кислорода (БПК) до 30%. Осадки, образующиеся в отстойниках, откачиваются и отправляются на сливные станции или иловые площадки. Также имеются конструкции отстойников двойного действия, которые, кроме задержания примесей, осуществляют процесс сбраживания собранных остатков — это двухъярусные отстойники.
Ю. В. Воронов. Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2014.
Опубликовано 26 апреля 2023 года в 11:22 (GMT+3). Последнее обновление 26 апреля 2023 года в 11:22 (GMT+3). Связаться с редакцией
