Стічні води: склад, аналіз, очищення. Очисні споруди стічних вод

Стічні води: склад, аналіз, очищення. Очисні споруди стічних вод

Діяльність людини, як і будь-якої іншої живої істоти, всенепременно супроводжується виділенням чималої кількості відходів життєдіяльності. У сучасних умовах практично всі з них забираються далеко водами каналізаційних річок. Нарешті, нашу цивілізацію практично неможливо собі уявити без величезної кількості заводів та інших підприємств, які також у безлічі продукують стічні води.


Про процес знешкодження стоків

Очищення стічних вод є процесом, після проходження якого стоки придатні для використання в технічних цілях або ж повернення в навколишнє середовище без шкоди для останнього. Словом, спосіб залежить від подальшого використання рідини. Наприклад, стічні води від раковин - не те ж саме, що вміст зливних ям, куди спускається вміст унітазу.


Чому це так важливо?

У квітні 1993 року понад 400 тисяч людей у Мілуокі опинилися на лікарняному ліжку в результаті потрапляння в питну воду криптоспоридії. Після цього випадку, який отримав потужний резонанс у ВООЗ, світова громадськість стала набагато обережніше ставитися до тієї рідини, яка тече з-під кранів під виглядом "питної води". Ця думка тільки зміцніла після оприлюднення деяких випадків епідемій в Індії, в результаті яких сотні людей померли. Адже справа була в звичайній кишковій паличці, яка потрапила у водопровід з погано очищених стоків! Так що очищення стічних вод - надзвичайно важливий процес, який зберігає життя і здоров 'я людей.

Будь-які забруднювачі докорінно змінюють смак, колір і запах рідини, не кажучи вже про її придатність для використання в харчових або технічних цілях. Найбільш небезпечними є промислові стоки, оскільки в них нерідко містяться такі концентрації важких металів та інших речовин, які в десятки і сотні разів перевищують найбільш "оптимістичні" ГДК. Звичайно, в цьому випадку все залежить від конкретного виробництва, яке скидає стічні води. Каналізація середньостатистичного міста порівняно з ними може здатися "джерелом", оскільки в ній, принаймні, не буває радіоактивних ізотопів або величезної кількості важких металів.

Класифікація стоків

Небезпечні забруднення, які роблять воду непридатною для пиття і використання в побутових цілях, можна кваліфікувати як фізичні, хімічні, біологічні фактори. Осібно стоїть викид радіоактивних ізотопів. Відповідно, класифікація забруднень буде ідентична причинам, які їх викликають:

  • Механічні фактори. Характеризуються різким збільшенням найдрібнішої механічної зважі в рідині.
  • Хімічні. У воді підвищено вміст будь-яких хімічних сполук. При цьому не має значення, чи можуть ці речовини негативно впливати на здоров 'я людського організму.
  • Біологічні та бактеріологічні (побутові стічні води). Дуже небезпечний вид забруднень, оскільки в цьому випадку у воді перевищено вміст мікроорганізмів. На початку статті ми вже говорили, чим це загрожує.
  • Теплові забруднення. Так називається скидання в річки та інші водойми води зі ставків-охолоджувачів при ТЕЦ і АЕС. Не варто ставитися до цього різновиду легковажно, оскільки подібні явища призводять до масової загибелі ендеміків, пристосованих до низьких температур води, які характерні саме для нашої місцевості.
  • Радіоактивні. У воді і донних опадах виявляються радіоактивні ізотопи. Таке буває, коли несправна система стічних вод на деяких промислових підприємствах або АЕС.

Характеристика основних різновидів відходів

В наших умовах найбільш поширені стоки трьох типів:

  • Домішки неорганічного походження, включаючи навіть нетоксичні сполуки.
  • Речовини органічного походження.
  • Змішані стоки.

Дуже небезпечні відходи металургійних виробництв, так як в них міститься величезна кількість важких металів та інших токсичних сполук. Вони змінюють фізичні властивості води. У тих водоймах, куди потрапляє ця отрута, гине все живе, включаючи дерева та іншу рослинність по берегах. Органіку ж скидають нафтопереробні комплекси і подібні виробництва. У стоках є не тільки порівняно безпечна нафта, але і гранично отруйні феноли і подібні їм речовини. Крім того, не слід скидати з рахунків підприємства тваринницького типу.

Вони викидають гігантську кількість органіки. Останній викликає різке погіршення органолептичних властивостей води. У водоймах, куди потрапляють стічні води підприємств, відбувається різкий розвиток мікроскопічних водоростей, цвітіння, в рідині до мінімуму падає вміст кисню. Риби та інші гідробіонти гинуть. Виробництво електроніки, в тому числі травлення друкованих плат і випуск радіотехнічної продукції різних типів, дає стоки змішаного типу. У їх складі є барвники, важкі метали, ацетон, феноли та інші сполуки.


Небезпека потрапляння у воду нафтопродуктів

В даний час вчені всього світу б 'ють на сполох, так як у Світовий океан потрапляє гігантська кількість нафти. Вона утворює на поверхні води найтоншу плівку, яку часом можна помітити тільки по райдужних розлученнях. Це не тільки призводить до значного погіршення органолептичних властивостей рідини, а й до різкого зниження надходження кисню, який потрапляє в океан шляхом дифузії. Знову-таки страждають гідробіонти, причому особливо б 'є брак цієї речовини по коралах, чисельність яких в морях і океанах катастрофічно падає з кожним роком. Всього лише 10 мг нафти і нафтопродуктів роблять воду абсолютно непридатною для пиття і життя живих істот.

Надзвичайно небезпечні феноли, про які ми неодноразово згадували вище. Вони присутні в стоках практично всіх промислових підприємств. Особливо це відноситься до тих з них, які займаються виробництвом коксу. У присутності цих речовин відбувається масова загибель мешканців ставків, річок, морів і океанів, а сама вода набуває вкрай неприємного, гнилісного запаху.

Які в них є речовини?

На очисні споруди стічних вод потрапляють стоки наступного складу:

  • Білки - 28%.
  • Вуглеводи - 17,5%.
  • Жирні кислоти - 10%.
  • Олії, жири - 27%.
  • Детергенти - 7%.

Як можна помітити, основна частка забруднюючих речовин - органіка. У промислових умовах обговорювати якийсь склад стічних вод безглуздо, оскільки в кожному випадку він свій. Зокрема в деяких випадках прямо в річку (!) скидається нібито очищена "вода", яка за зовнішнім виглядом і складом нагадує використане моторне масло.

Основні джерела забруднень

Як правило, у забрудненні середовища винні промислові та соціальні об 'єкти, а також тваринницькі та птахівницькі ферми. Дуже небезпечні тверді відходи, які утворюються при відкритій розробці родовищ корисних копалин, а також стоки, що утворюються в процесі деревопереробки. Водний і залізничний транспорт дають чимало відходів біологічного походження. При потраплянні у водні джерела вони викликають їх обсіменіння кишковою паличкою або яйцями глистів. Особливо небезпечно, коли вище за течією річки стоїть якийсь медичний заклад.

Загальна інформація про процес очищення

Обробка включає в себе такі способи:

  • Механічні. Сюди відноситься фільтрація, яку використовують всі очисні споруди стічних вод, а також відстоювання.
  • Фізичні. Це електроліз, аерація, обробка стоків ультрафіолетовим випромінюванням.
  • Хімічні методи. Застосовуються спеціальні склади для осадження та знезараження речовин, які можуть міститися в стоках.
  • Біологічне очищення стічних вод. У цьому випадку використовуються рослини, що засвоюють органіку, а також деякі види найпростіших, равликів і риб.

Загальна обробка

Перед початком обробки проводиться підготовча робота. Точніше, аналіз стічних вод. Фахівці хімічних лабораторій визначають, які саме забруднювачі в них містяться. Це допомагає вибрати кращу стратегію по їх нейтралізації. Загальна процедура очищення стічних вод включає відсіювання: твердих частинок, бактерій, морських водоростей, рослин, неорганічних домішок та органічних речовин. Видалення твердих частинок - найпростіший етап. Він включає в себе фільтрацію і облогу шляхом відстоювання. Куди складніше очистити стічні води від тонких зважів, які звичайними фільтруючими матеріалами не затримуються.


Одним з найбільш простих і дешевих методів, який, тим не менш, забезпечує високу ступінь очищення, є використання активованого вугілля. Фільтри з цим матеріалом використовуються практично на всіх підприємствах, керівництво яких серйозно ставиться до захисту навколишнього середовища.

Як працює активоване вугілля?

Головною перевагою вугілля є його висока здатність до абсорбції. Простіше кажучи, на поверхні частинок цієї речовини є така кількість пір, що вони можуть затримати таку кількість забруднюючих воду сполук, яка в кілька разів перевищує обсяг самого вугілля. Саме процес вловлювання, пов 'язування забруднюючих реагентів і називається абсорбцією. Слід зазначити, що з метою очищення питної води вугілля використовувалося ще до нашої ери. Активне дослідження і виробництво цього матеріалу почалося під час двох світових воєн. Факторами, що впливають на поглинання, є розмір частинки, площа поверхні, структура зв 'язуваної речовини, кислотність середовища (pH-фактор), температура, яку мають стічні води.

Які саме речовини може пов 'язувати активоване вугілля?

Деревне вугілля поглинає багато речовин, починаючи від кольорових металів і закінчуючи складними органічними сполуками (наприклад, фенолами). Звичайно, від радіоактивних сполук він не захистить, але основні види неорганічних і органічних домішок з його допомогою видалити можна.

Коагуляція забруднювальних речовин

У деяких випадках для очищення можуть бути використані спеціальні рідини, до складу яких входять частинки колоїдних речовин. Для чого вони потрібні? Все просто - мікроскопічні частинки, об 'єднуючись з молекулами забруднюючих речовин, змушують їх випадати в осад. Явище відоме як коагуляція. У деяких очисних спорудах використовується також метод електролізу. Метод схожий з попереднім, оскільки іони, що утворюються при цьому процесі, також сприяють облозі забруднюючих домішок.

Навпаки, сучасні дослідники все частіше пропонують методи, при яких використовуються масивні молекули, які з більшою ефективністю можуть пов 'язувати і облагати забруднювачі. Такий процес називають флокуляцією.


Хімічні сполуки

Як ми вже й казали, очищення стічних вод може передбачати використання негативно заряджених іонів. Історично для цих цілей використовується сульфат алюмінію, а також вапно. Ці сполуки викликають різку зміну рН води, що призводить до загибелі патогенних мікроорганізмів, які в безлічі містяться в стоках. У деяких випадках можуть використовуватися речовини на основі трьохвалентного заліза. Деякі хіміки вважають, що подібні методи могли використовувати ще єгиптяни за дві тисячі років до нашої ери. Відмінно осаджує органіку також перманганат калію.

Докладніше про метод відстоювання

Як би там не було, але зв 'язана органіка випадає у вигляді пластівців або гелю. Ці опади стічних вод можуть бути з легкістю відловлені за допомогою найпростішого механічного фільтра. Цей метод працює найкраще з відносно щільними частинками (наприклад, мулом та іншими важкими органічними домішками), водночас легші частинки (наприклад, мікроскопічні морські водорості) краще видаляються за допомогою відстоювання. Осадовий чан повинен бути досить великим, щоб заповнення його йшло якомога повільніше. Пов 'язано це з тим, що для нормального протікання процесу потрібно не менше чотирьох годин. Після того як органічні та неорганічні домішки осядуть на дно, воду можна вважати умовно очищеною, придатною для використання в технічних цілях. Цей метод частіше використовується при попередній обробці стоків.

Потім приходить черга аерації. Вода надходить у гігантські чани, куди потрапляє стиснене повітря під великим тиском, що виводиться в рідину за допомогою розпилювачів. Ви коли-небудь бачили, як працює компресор в звичайному акваріумі? У цьому випадку відбувається практично те ж саме. Аерація дозволяє наситити воду киснем і вивести в осад органічні домішки, що залишилися. Після такої обробки рідина найчастіше подається в спеціальні ставки, засаджені вищою водною рослинністю (біологічне очищення стічних вод). І тільки потім вода вважається придатною для використання в технічних цілях. Нею можна поливати посадки овочів і фруктів, а також скидати в природні водойми.