Очистка и утилизация сточных вод

Выполнил: _____________
Воронеж 2015
Введение
Понятие сточных вод
Классификация сточных вод
Характеристика показателей качества сточных вод
Очистка и утилизация сточных вод
Заключение
Список литературы
Вода является основным источником, необходимым для жизни человека. Она
составляет около 70% общего веса тела у взрослых людей. Ежедневная
потребность человеческого организма в питьевой воде составляет 2 – 3 литра.
Отсутствие воды в организме неизбежно приводит к смерти в течение
нескольких дней. Вода является лучшим растворителем, присутствующим в
природной среде. Поэтому в ней также содержатся почти все химические
элементы и соединения, присутствующие в земной коре. Они выступают в
различных концентрациях в зависимости от их степени растворимости и
многих разнообразных физико-химических процессов. Концентрация
соединений в природных водах колеблется в среднем от нескольких мкг/л до
нескольких десятков г/л.
Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с
территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему
канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в
результате деятельности человека.
Свойства сточных вод обуславливаются их показателями качества. Т.к. в
результате воздействия человека характеристики сточных вод существенно
изменяются возникает необходимость в их регламентации и контроле, т.к.
чрезмерно загрязнённая вода наносит огромный ущерб экологии (почвам,
растительности и фауне).
Цель данной работы – изучение показателей качества сточных вод.
Энциклопедический словарь под редакцией Мейера:
"Сточная вода: отработанная, в большинстве случаев сильно загрязненная
вода населенных пунктов (от 100 до 350 л в сутки на каждого жителя) и
промышленных предприятий. Перед сбросом в реки сточные воды следует
очищать до такой степени, чтобы не отравить речную воду и не придать
ей неприятного запаха".
Малая техническая энциклопедия:
"Сточные воды - это в большей или меньшей степени загрязненные в
результате использования бытовые, промысловые и производственные
воды, (в отечественной технической литературе сточные воды
промыслового и производственного происхождения принято обозначать
одним термином - "производственные сточные воды".) содержащие
отбросы или отработанное тепло, а также отличающиеся изменившимися
в отрицательную сторону физическими и биологическими свойствами".
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.
Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:
Признаки
классификации сточных
вод
по источнику
происхождения
по составу загрязнителей
по концентрации
загрязняющих веществ
по свойствам
загрязнителей
по источнику происхождения:
производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся
через систему промышленной или общесплавной канализации
бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека),
отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации
поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые — образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся,
как правило, через систему ливневой канализации. Также могут называться «ливневые стоки»[1]
Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного
состава и могут быть разделены:
по составу загрязнителей на:
загрязнённые по преимуществу минеральными примесями
загрязнённые по преимуществу органическими примесями
загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями
по концентрации загрязняющих веществ:
с содержанием примесей 1—500 мг/л
с содержанием примесей 500—5000 мг/л
с содержанием примесей 5000—30000 мг/л
с содержанием примесей более 30000 мг/л
по свойствам загрязнителей
по кислотности:
неагрессивные (pH 6,5—8)
слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5)
сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6)
по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:
содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения)
содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.)
содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений
Цвет воды рекомендуется определять измерением ее оптической плотности на спектрофотометре при различных длинах
волн проходящего света.
При определении цветности пробы не консервируют. Определение проводят через 2 ч после отбора пробы.
Исследуемую воду предварительно профильтровывают, отбрасывая первые порции фильтрата. Оптическую плотность
измеряют при толщине слоя 10 см, вторую кювету прибора заполняют дистиллированной водой. Длина волны света,
максимально поглощаемого водой, является характеристикой ее цвета. Если на полученной кривой имеется несколько
пиков, то соответствующие им длины волн должны быть отмечены.
Следует учитывать, что видимый цвет раствора всегда является дополнительным к цвету поглощаемого излучения.
Значение оптической плотности исследуемой воды при длине волны, близкой к максимуму поглощения, является мерой
интенсивности ее окраски.
Спектрофотометр может быть заменен фотометром (типа прибора Пульфриха) или электрофотоколориметром при наличии
достаточного числа светофильтров, пропускающих узкие полосы спектра света. В отсутствие приборов цвет сточной воды
приходится определять визуальным наблюдением: светло-желтый, пурпурно-красный и т. д.
Поскольку по правилам спуска сточных вод в водоем требуется, чтобы вода в водоеме после смешения ее со сточной водой
не имела видимой окраски при толщине слоя 10 см, практическое значение имеет определение степени разбавления сточной
водой, при котором цвет ее при указанной толщине слоя перестает различаться. Для этого помещают на лист бумаги три
цилиндра (диаметром 20--25 мм) из бесцветного стекла. В первый наливают исследуемую сточную воду (высота слоя 10 см), в
третий -- такое же количество дистиллированной воды; во второй цилиндр наливают в таком же объеме разбавленную
сточную воду, увеличивая каждый раз степень разбавления (1:1; 1:2; 1 :3 и т. д.), пока при просматривании сверху через воду во
втором и третьем цилиндрах бумага не будет выглядеть одинаково белой. Нахождение того разбавления, которое требуется
для исчезновения окраски, устраняет необходимость определять количественное содержание в воде всех тех веществ, для
которых установлена ПДК по цветности.
Запах бытовых стоков довольно характерен и представляет собой
смесь запахов фекалий и разложений органических веществ. Запах
производственных стоков весьма разнообразен и зависит от вида
производства.
Для сточных вод описание запаха наиболее важно при появлении
новых, ранее не встречавшихся оттенков, а также при резком
возрастании интенсивности запаха, что свидетельствует о залповом
сбросе концентрированных сточных вод отдельными производствами.
Запах определяется так же, как и при анализе природных вод. Сначала
определяют характер запаха, затем по пятибалльной системе
оценивают его интенсивность.
В отличие от анализа природных вод сухой остаток сточных вод определяют из натуральной
(нефильтрованной) пробы, поэтому он является показателем суммарного содержания
загрязнений во всех агрегатных состояниях.
Плотный остаток определяется из фильтрованной пробы и показывает содержание веществ
в коллоидном и истинно растворенном состоянии. В сточных водах, поступающих на
сооружение биологической очистки, плотный остаток не должен превышать 10 г/л, так как
жизнедеятельность микроорганизмов в более минерализованной среде нарушается.
Определения проводят, как и в анализе природных вод.
Взвешенные вещества — одна из важнейших характеристик состава сточных вод. Этот
показатель используется для расчета первичных отстойников и для определения количества
образующихся осадков.
Концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах составляет 100-500 мг/л. С
достаточной степенью точности этот показатель может быть определен как разность сухого и
плотного остатков.
Оседающие вещества — часть взвешенных веществ, которые оседают на дно отстойного
цилиндра за 2 ч отстаивания в покое. Длительность отстаивания, равная 2 ч, определена на
основании экспериментальных наблюдений, которые показали, что дальнейшее увеличение
продолжительности процесса практически не изменяет результата, достигнутого за это время.
В городских сточных водах оседающие вещества составляет 65—75% взвешенных веществ по
массе.
В повседневной контрольной практике для определения оседающих веществ используют
цилиндры Лисенко объемом 0,5 или 1 л. Нижняя часть цилиндра представляет собой
пробирку с тонкой градуировкой до 0,1 мл. Количество оседающих веществ в городских
сточных водах обычно не превышает 6—7 мл/л. После 2 ч отстаивания верхнюю часть
отстоявшейся жидкости декантируют, а нижнюю с осевшими веществами переносят в стакан
и определяют оседающие вещества по массе, так же как и взвешенные вещества. Таким
образом, концентрацию оседающих веществ выражают по объему (мл/л) и по массе (мг/л).
Прозрачность — показатель степени общей загрязненности воды. Прозрачность городских сточных вод обычно не
превышает 3—5 см. Сточные воды после биологической очистки имеют прозрачность более 15 см. Прозрачность
сточных вод определяется по шрифту.
Температура. Кроме влияния на процессы осаждения температура является также важным технологическим параметром
биологических процессов очистки, так как от нее зависят скорость биохимических реакций и растворимость в воде
кислорода, необходимого для жизнедеятельности микроорганизмов.
Синтетические поверхностно-активные вещества. СПАВ — группа химических соединений, присутствие которых в
сточных водах особенно угрожает санитарному состоянию водоема (водоприемника) и резко отрицательно сказывается
на работе очистных сооружений. Появляются СПАВ в сточных водах в результате широкого применения их в быту и
промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих,
дезинфицирующих препаратов. Наибольшее применение СПАВ находят в нефтяной, текстильной и кожевенной
промышленности. В бытовых моющих средствах содержание активного агента достигает 20—30%.
Большинство СПАВ — органические вещества, состоящие из двух частей: гидрофобной и гидрофильной. Гидрофобная
часть СПАВ соединена обычно с одной гидрофильной группой. В зависимости от физико-химических свойств
гидрофильной части СПАВ делятся на три основных типа: анионоактивные, катионоактивные, неионогенные. Каждый
тип в свою очередь делится на классы в зависимости от химического состава гидрофобной части.
Присутствие СПАВ в сточных водах снижает способность взвешенных веществ к оседанию, тормозит биохимические
процессы, способствует возникновению пены в сооружениях и водоемах. Наличие СПАВ в водоемах ухудшает процессы
их самоочищения от остаточных загрязнений, вносимых с очищенными водами. Содержание анионных СПАВ в
природной воде допускается не более 0,5 мг/л.
Токсичные вещества. К группе токсичных элементов относятся тяжелые металлы: железо, никель, медь, свинец и цинк, а
также мышьяк, сурьма, бор, алюминий, хром. Особенно важно контролировать содержание этих элементов в
производственных сточных водах, поступающих на сооружения биологической очистки. Предельно-допустимые
концентрации (ПДК) этих элементов очень низки. Так, для свинца ПДК для сооружений аэробной очистки составляет 1
мг/л, а для меди — 0,5 мг/л. При совместном присутствии нескольких токсичных элементов допустимая концентрация
их рассчитывается по уравнению.
ХПК - химическое потребление кислорода - количество кислорода, потребляемое при химическом окислении
содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием окислителей.
БПК - биологическая потребность в кислороде, параметр который выражает количество кислорода необходимое для
биологического окисления органических веществ бактериями в аэробных условиях (без расхода кислорода на
нитрификацию).
Водородный Показатель - (pH)- величина, характеризующая концентрацию (активность) ионов водорода в растворах.
Водные растворы могут иметь pH от 1 до 14.
Аммонийный азот - содержится в сточных водах в виде различных солей и в виде свободного аммиака. Аммоний,
ионизированный аммонийный азот, является малотоксичным веществом, тогда как аммиак, неионизированный
аммонийный азот, - остро токсичное соединение уже в концентрации 0,02-0,05 мгл.
Нитраты - соли азотной кислоты с анионом (NO3), необходимый элемент питания растений. Широко используется в
сельском хозяйстве в качестве удобрений и в пищевой промышленности в качестве добавки. Сами по себе нитраты
относительно не токсичны, однако в организме могут превращаться в гораздо более токсичные нитриты.
Нитриты - соли азотистой кислоты с анионом (NO2). Используются в пищевой промышленности для посола мяса и
рыбы и придания изделиям привлекательного вида, предотвращают возникновение опасных бактериальных инфекций
(например, бутулизма). Способны реагировать в организме с аминами, образуя канцерогены
Полифосфаты - соли полифосфорных кислот. Соединения фосфора встречаются во всех живых организмах, регулируя
энергетические процессы клеточного обмена. Нарастание концентрации соединений фосфатов в воде нарушает
биологическое равновесие, что приводит в результате к повышению продуктивности водоема (к "цветению" воды).
СПАВ анионные - синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), которые входят в состав всех
хозяйственно-бытовых и большинства промышленных сточных вод. Характеризуются низкой биологической
разлагаемостью и в силу своей химической природы оказывают существенное отрицательное воздействие на водные
объекты. Устойчивость СПАВ к биохимическому окислению является причиной накопления их в водных объектах,
особенно в донных отложениях, что, в свою очередь, приводит к снижению самоочищающей способности природных
вод и создаёт опасность вторичного загрязнения водоёмов и водотоков..
Очистка и утилизация сточных вод из канализационных систем населенных пунктов производится в специальных очистных
сооружениях, в которых из стоков удаляются следующие вещества:
•Взвешенные;
•Коллоидные;
•Растворенные;
•Осевший в первичных отстойниках осадок;
•Избыток активного ила, появившийся в результате биологической очистки.
Кроме того, в данных сооружениях производятся обработка и обеззараживание сточных вод, позволяющие выполнить в
дальнейшем их утилизацию.
Наиболее эффективным методом удаления различных загрязнений из бытовых стоков является биологическая очистка сточных
вод.
Промышленные сточные воды могут использоваться в технологическом процессе повторно после того, как была произведена их
соответствующая очистка, поэтому многие предприятия оборудуют системы либо оборотного водоснабжения, либо замкнутого
водоснабжения и канализации, исключающие сбрасывание стоков в водоемы.
Существенное значение имеют также технологии безотходной переработки материалов и сырья, особенно это касается
предприятий горной, целлюлозно-бумажной и химической промышленности.
Кроме того, довольно эффективными являются физико-химическая очистка стоков (фильтрация, коагуляция, отстаивание и т.д.)
используемые в отдельности или совмещаемые с биологической очисткой, флокулянты для очистки сточных вод, и методы
дополнительной обработки (ионообмен, сорбция, гиперфильтрация, удаление фосфатов и азотистых веществ и т.д.).
Данные методы способны обеспечить довольно качественную очистку стоков, после чего они могут быть спущены в водоемы или
использованы в системе оборотного водоснабжения предприятия.
Следует также заметить, что сточные воды, в которых присутствует значительное количество веществ, содержащих фосфор,
калий, азот, кальций и т.д. (в основном такие стоки имеют бытовое происхождение) представляют собой довольно ценные
удобрения для различных сельскохозяйственных культур и применяются для полива и орошения земель сельскохозяйственного
назначения.
В связи с этим очищенные биологическим путем сточные воды целесообразно направлять на поля.
Итак, сточные воды – это загрязненные различными производственными отходами
воды, для удаления которых с территории населенных пунктов и предприятий
промышленности оборудуются специальные канализационные системы.
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.
Разнообразные 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.
Для контроля качества сточных вод применяются разнообразные показатели.
Основными из них являются цвет, запах, сухой и плотный остатки, ХПК, БПК,
кислотность, содержание нитратов, нитритов, полифосфатов и т.д. В зависимости от
источника и характера загрязнений перечень показателей качества сточных вод может
быть существенно расширен.
Важнейшими вопросами охраны окружающей среды являются водоотведение и очистка
сточных вод, позволяющие предотвратить нанесение вреда здоровью населения и
экологической ситуации населенных пунктов.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Водный кодекс Российской Федерации от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ.
Селезнева А.В. От мониторинга к нормированию антропогенной нагрузки на водные
объекты. -Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2007. -105 с.
Молчанова Я.П., Заика Е.А., Бабкина Э.И. Гидрохимические показатели состояния
окружающей среды. -М.: Форум-Инфрам-М, 2007.- 189 с.
Панин В.Ф. Теоретические основы защиты окружающей среды. -Томск : ТПУ, 2009. -115с.
Трифонов К.И., Девисилов В.А. Физико-химические процессы в техносфере. -М:
ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. -240c.
Лукашевич О.Д., Колбек М.В., Филичев С.А. Практические работы по экологии и охране
окружающей среды. –Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2009. –80с.
Цюра Д.В., Ямлеева Э.У. Методы и технические средства контроля качества воды. –
Ульяновск: УлГТУ, 2006. –135 с.
Никитенков Б.Ф., Лагутина Н.В. Мониторинг водных объектов и геоинформационные
системы. –Москва, 2007. –117с.
Интернет-сайт «О воде» // ovode.net