Объем сброса сточных вод и стоков также должен определяться на основании показаний измерительных приборов. При отсутствии измерительных приборов их объем определяется по нормам водоотведения, а также по показателям работающих насосов, расходу электроэнергии или другими косвенными методами.
Метод укрупнения интервалов применяется тогда, когда экологические показатели за короткие промежутки времени в силу влияния различных факторов, действующих на них, то повышаются, то понижаются. Из-за этого не видна основная тенденция развития изучаемого явления. Рассматривая приведенные в табл. 3.12 данные по объему сброса сточных вод, мы видим значительные колебания этого показателя, обусловленную главным образом изменением объема производства на данном предприятии.
Год Объем сброса сточных вод объектом, тыс. м3 Год Объем сброса сточных вод объектом, тыс. м3
В России выбросы загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями промышленности составляют в год по стране около 25 млн. т. Основными загрязнителями являются предприятия энергетики - 26,6%, черной металлургии - 14,6%, цветной металлургии - 7,1%. Сброс загрязненных сточных вод составляет 28 млрд. куб. м в год. Несмотря на снижение объемов производства продукции (около 60% к 1991 г.), по данным ГКС РФ, объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух снизились лишь на 11%, а объем сброса сточных вод почти не изменился. Более половины сельскохозяйственных угодий в настоящее время поражено сильной водной и ветровой эрозией, засолением и т.д. Из-за использования тяжелой техники, отсталых технологий орошения они теряют плодородие.
Объем сброса сточных вод, стоков животноводческих комплексов и ферм, рудничных и шахтных вод, сбросов из рыбоводных прудов, дренажных вод оросительных и осушительных систем и других видов стоков определяется на основании показаний измерительных приборов, отражаемых водопользователями в журнале первичного учета . При отсутствии измерительных приборов объем сточных вод и стоков определяется по нормам водоотведения, показателям работающих насосов, по расходу электроэнергии или другими косвенными методами , согласованными с территориальными органами МПР России.
Объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы России за 1985-2004 гг., млрд м3
Объем сброса сточных вод мЗ/день 26,000
Жидкими отходами загрязняется прежде всего гидросфера, причем главными загрязнителями здесь выступают сточные воды и нефть. Общий объем сточных вод в начале 90-х гг. достиг 1800 км3. Для разбавления единицы объема загрязненных сточных вод до приемлемого к использованию уровня требуется в среднем от 10 до 100 и даже 200 ед. чистой воды. Таким образом, использование водных ресурсов для разбавления и очищения сточных вод стало самой крупной статьей их расходования. Это относится прежде всего к Азии, Северной Америке и Европе, на которые приходится около 90% всего мирового сброса сточных вод.
При сбросе в водный объект сточных вод плательщик вносит плату за весь объем, включая сточные воды , принятые от своих абонентов, в том числе принятые в систему канализации от других абонентов.
Начиная с 1989 г. наметилась тенденция к снижению общего объема сточных вод, однако уровень сброса остается высоким и не претерпел существенных изменений. Основной объем загрязненных сточных вод сбрасывается предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства , химической, нефтехимической, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности . В результате такого загрязнения качество воды во многих водоемах перестало отвечать нормативным требованиям, большинство из водоемов потеряло способность к самоочищению. По гидробиологическим показателям лишь 12% обследованных водных объектов можно отнести к условно чистым (фоновым), 32% находятся в состоянии антропогенного экологического напряжения (умеренно загрязненные), остальные 56% являются загрязненными водными объектами (или их участками), экосистемы которых находятся в состоянии экологического регресса.
Производственными коллективами в течение текущей пятилетки достигнуты определенные успехи в этой важной сфере деятельности сброс загрязненных сточных вод в водоемы сократился в 1983 г. по сравнению с 1980 г. на 10%, объем оборотной и последовательно использованной воды в 1983 г. составил 225 км3, или 69% общего водопотребления на производственные нужды. В 1983 г. объем уловленных вредных веществ увеличился по сравнению с 1980 г. на 6 млн. т. Общее количество вредных веществ , обезвреженных газопылеулавливающими установками и сооружениями, превысило в 1983 г. 200 млн. т.
Подход к определению ставок платежей может быть различным. Например, при соблюдении норм сброса водопользователь использует водоем для разбавления сбрасываемых сточных вод. Именно эта возможность водотока учитывается при определении условий сброса. В этом случае водопользователь должен оплатить дополнительный объем воды, который расходуется на разбавление сточных вод. В основу тарифной ставки при разрешенном сбросе могут быть положены действующие тарифы на забор воды.
В девятой пятилетке (1971-1975 гг.) ожидаемый объем извлечения пластовых сточных вод достигнет 400 млн. м3. В максимальном использовании этих вод в системах поддержания пластового давления нефтяных пластов (вместо сброса их в водоемы, на поля и поглощающие горизонты) заключены большие резервы экономии. Так, утилизация (после предварительной очистки) каждого 1 млн. т сточных вод по Ромашкинскому месторождению для заводнения пластов обеспечивает по сравнению со сбросом их в поглощающие горизонты и использованием пресной воды экономию 97 тыс. руб. эксплуатационных затрат. производства химической продукции за этот период цырос более чем в 1,5 раза.
Система отведения сточных вод и все сооружения, использующиеся для этих целей, входят в состав инженерных приспособлений, целью эксплуатации которых является благоустройство города, жилого или же производственного комплекса. Если описывать жидкость этого типа, то ее можно охарактеризовать так. Это вода, которая была использована для каких-либо целей, после чего ее свойства были значительно ухудшены, и для дальнейшего применения она стала непригодна.
Общее описание понятия
Чаще всего сточными водами становятся те потоки жидкости, у которых были изменены начальные свойства. Чаще всего такие изменения происходят из-за того, что в состав попадают разнообразные примеси. Кроме того, к этому классу относят и те воды, которые удаляются из городов и населенных пунктов при помощи канализации или же стекают с какого-либо промышленного предприятия.
Если рассматривать тип и состав сточных вод, то их можно разделить на три категории: бытовые, производственные, атмосферные.
Описание бытового вида жидкости
Сточные бытовые воды - это те потоки, которые были загрязнены в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей. Чаще всего в воде этой категории наблюдается большое содержание минеральных и органических примесей. Если говорить о минеральных смесях, то это чаще всего аммоний, хлориды и т. д. Из органических веществ чаще всего наблюдается наличие безазотистых и азотосодержащих компонентов. Чаще всего такие вещества представлены в виде белков, жиров или углеводов. Реже, но все же встречаются примеси в виде микроорганизмов или же вирусов и бактерий, несущих разнообразные болезни.
Типы производственных стоков
Если говорить о сточных водах производственной категории, то здесь важную роль играет характер промышленного предприятия, которое создает эти стоки. В зависимости от этого их можно разделить на несколько групп.
Первая группа - это жидкость, в составе которой наблюдаются примеси неорганического происхождения. Эти составы несут в себе самые разные специальные токсичные вещества. Это могут быть стоки гальванических компаний, строительных предприятий, заводы по производству минеральных веществ и прочие. Отходы с данных предприятий изменяют структуру pH воды. Сточные воды с такой структурой содержат соли тяжелого металла. Эти вещества считаются токсичными по отношению к возможным жителям водоема, куда будет спускаться отработанная вода.
Имеется группа вод, которая содержит в себе неорганические соединения, считающиеся нетоксичными. Стоки таких вод создают такие заводы, как цементные, рудообогатительные и прочие. Отходы этой промышленности не считаются слишком опасными для тех водоемов, куда спускается вода.
Еще одна категория - это промышленные сточные воды, содержащие в себе органические нетоксичные элементы. Такими отходами характеризуется пищевая промышленность. Это могут быть заводы по производству молочной, мясной, микробиологической и прочей продукции. При попадании такого рода жидкости в водоем в нем значительно увеличивается такой параметр, как окисляемость.
Последняя группа, которая считается наиболее опасной, это жидкость, содержащая органические элементы со специальными токсичными веществами. Отходами такого типа характеризуется, к примеру, нефтеперерабатывающая промышленность. Также сюда стоит добавить те заводы, которые занимаются производством сахара или консервов.
Нормы потребления
Методы очистки сточных вод также бывают разного типа. Наличие нескольких вариантов обусловлено тем, что для каждой промышленности необходимо иметь собственный способ. Для того чтобы разработать подходящий метод очищения, используются разнообразные научные методы. Еще одно важное условие заключается в том, что предприятие должно потреблять ровно столько воды, сколько необходимо для его функционирования, чтобы не создавать лишней загрязненной жидкости.
потребления воды
Первое, что необходимо сделать для того, чтобы подобрать метод очистки сточных вод - это определить ту самую норму потребления жидкости для завода, фабрики и т. д. Для этого существует два способа: научные и обоснованные расчеты или же передовая практика. Существует также понятие укрупненного потребления воды предприятием.
Однако определение нормы подходит лишь для промышленности, а что делать с атмосферными осадками, которые смывают всю грязь с улицы, а после несут ее по канализации и сливают в определенном месте? Чтобы воздействовать на эти факторы, необходимо периодически проводить сухую уборку улицы. Однако же здесь сразу стоит сказать, что это не решит проблему на 100%. В любом случае в атмосферные подземные воды будет попадать загрязненная вода с дорог, которая несет в себе частицы органики, биогенов, нефтепродуктов, соли металлов.
Описание городских вод
На практике довольно часто используется такое понятие, как городские сточные воды. В эту категорию чаще всего объединяют бытовые и производственные потоки. Стоит обратить внимание на то, что отводить производственные, бытовые и атмосферные воды можно раздельно или же вместе. Наиболее популярными системами сточных вод стали общесплавные и раздельные конструкции. Преимуществом использования первой категории системы является то, что для нее не составит труда вывести из города по сточным трубам любые виды загрязненной воды. Чаще всего такие сети ведут на очистительные станции, сооружения. Что же касается раздельных систем, то здесь имеется несколько сетей трубопровода, по каждому из которых движется жидкость разного типа. К примеру, по первому каналу может транспортироваться дождевая и незагрязненная вода, а по второму - вода с разными вредными примесями.
Какие критерии влияют на выбор системы отвода?
При выборе сети для очистки необходимо учитывать следующие параметры: вещества сточных вод, содержащихся внутри состава жидкости, оценивается техническая, санитарная, экономическая составляющая предприятия. Также нужно предусмотреть интенсификацию деятельности выбранного объекта.
Чтобы не ошибиться с выбором системы отвода, необходимо также определить такое значение, как предельно допустимый сброс (ПДС). Под этим термином понимают массу элементов, содержащихся в воде, которые могут быть допущены к отведению через выбранную систему и в выбранном режиме за единицу времени. Это важно, чтобы обеспечить норму по качеству воды в контрольном пункте.
Чаще всего загрязнение и т. д. происходит из-за того, что сюда спускаются сточные воды от промышленных предприятий. Сброс загрязненной жидкости может вызвать изменение некоторых физических свойств, к примеру, температуры, запаха и т. д. Кроме того, такие места практически сразу становятся непригодными для водоснабжения населения.
Наблюдение за выпуском
Конечно же, имеются определенные условия выпуска грязной воды в водоем. Основным критерием выступает народная хозяйственная значимость, а также характер использования. После выпуска загрязненной жидкости качество воды в водоеме значительно ухудшается. Поэтому выпуск разрешается только в том случае, если это не слишком сильно отражается на жизни в водоеме, а также если это не вредит разведению рыб в будущем в этом месте. Кроме того, должна сохраняться возможность дальнейшего использования этого водоема в качестве источника воды для снабжения населения.
За выполнением всех требований подобного рода наблюдает санитарно-эпидемиологическая служба. Еще один важный момент заключается в том, что правила сохранения водоемов не едины. Все зависит от того, с какой целью будет в дальнейшем использоваться хранилище. Таким образом, имеется первая группа, куда входят водоемы, которые должны остаться пригодными для централизованного и нецентрализованного снабжения водой населения. Второй тип - это сохранение водоема для купания, отдыха и занятий спортом. Санитарные станции относят все водоемы к одной из этих двух групп.
Процесс самоочищения воды
На сегодняшний день известно, что возможен такой процесс, как самоочищение воды в водоеме. Под этим понимают протекание гидродинамических, химических, микробиологических и гидробиологических реакций, вследствие которых жидкость возвращается в исходное состояние.
Однако чтобы достичь такого результата, необходимо соблюдать определенные ограничения на спуск сточных вод. Во-первых, выпуск загрязненной воды не должен нарушать функционирование других объектов. Во-вторых, отходящая жидкость не должна содержать таких веществ или примесей, которые могут засорять или вовсе отлагаться внутри труб. В том случае, если сточная вода производственного типа не соответствует этим требованиям, то она предварительно проходит очистку на станции, а только потом спускается в водоем.
Процесс механической чистки
Применяется в том случае, если в воде имеются нерастворимые минеральные или органические массы. Чаще всего этот процесс является предварительным способом очищения жидкости. К использованию этого метода прибегают прежде, чем приступить к основным. Если выполнять эту процедуру по всем правилам, то можно добиться того, что количество взвешенных механических веществ уменьшится до 92%, а органических - до 23%.
Механические системы очистки воды включают в свой состав такие приспособления, как фильтры, решетки. Допустим, распространенной вещью является песколовка, которая предназначена для того, чтобы выделить из жидкости крупные минеральные примеси, в данном случае песок. Здесь используется такое оборудование, как усреднитель. Это устройство способно регулировать состав и расход сточной воды.
Широко распространены такие объекты, как первоначальные отстойники, где можно при помощи силы гравитации выделить из воды тяжелые механические примеси, которые оседают на дно отстойника. Для того чтобы очищать воду, поступающую от нефтеперерабатывающих заводов, применяют специальные нефтеловушки. Это специальный резервуар прямоугольного типа, где происходит отделение нефтяных продуктов от воды. Здесь используется принцип разности плотности этих составов.
Здесь стоит отметить, что биологический метод очищения требует дополнительных затрат, но при этом он используется довольно широко. При проведении данной процедуры все органические соединения, имеющиеся в воде, начинают окисляться. Для выполнения этой операции используются специальные микроорганизмы.
Очищение сточных вод биологическим путем можно осуществлять как в естественных условиях, то есть на полях орошения, фильтрации и т. д., так и в специальных системах, к примеру в биофильтре. Так создается благоприятная среда для развития специальных микроорганизмов, которые значительно ускоряют процедуру очищения. Однако создание таких условий потребует дополнительных финансовых затрат.
Химические и физико-химические методы
Данные методы очищения жидкости приобрели наибольшую популярность и значимость при работе с производственной сточной водой. Использовать эти методы можно как отдельно от остальных, так и совместно с механическими или биологическими. К примеру, имеется процедура нейтрализации, которая используется в тех случаях, когда необходимо очистить производственную сточную воду от кислот, содержащихся в ней. Чаще всего этот метод используется для того, чтобы избежать развития коррозии внутри металлических систем водоотвода. Также это помогает избежать нарушения биохимических процессов, проходящих в водоеме.
Осадки
Осадок сточных вод - это суспензия, которая выделяется из загрязненной жидкости путем механической, биологической, химической или физико-химической очистки.
Имеется несколько типов осадков, которые остаются после очистки. Принадлежность к определенному виду зависит от того, какое именно оборудование или метод использовались для улучшения качества жидкости. Грубые примеси, остающиеся на решетках, относятся к отбросам. Тяжелые примеси, которые остаются на песколовках - песок. Плавающие примеси, остающиеся в отстойниках, относятся к жировым веществам. Имеются также осадки, подсушенные на иловых площадках. Всего таких типов довольно много. Сброс сточных вод в водоемы должен производиться только после удаления таких осадков.
Сто́чные во́ды – воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека.
История решения проблемы обращения со сточными водами как основным отходом естественной жизнедеятельности человека насчитывает более 5 тыс. лет. Одна из древнейших канализационных систем была сконструирована в III тыс. до н.э. в индийском городе Мохенджо-Даро, расположенном в нижнем течении р. Инд. Городские дома были оборудованы ванными и туалетами, а сточные воды отводились самотёком по каменным каналам . В Вавилонии при проведении раскопок были обнаружены канализационные каналы, выложенные из обожжённого кирпича, обмазанного битумом. При раскопках в Саргонском дворце в г. Дур-Шаррукин (территория современного Ирака) был обнаружен канализационный канал глубиной 1,4 и шириной 1,2 м. В Афинах через весь город был проложен канализационный канал шириной до 4 м, преобразованный из небольшой речушки. Такие каналы были и в других городах древней Греции. Во времена правления императора Нервы в Риме насчитывалось около 2 млн жителей, ежедневно потреблявших около 1 млн м 3 воды, или 500 л на человека в сутки. Для отведения сточных вод в р. Тибр использовались русла ручьёв. Часть таких ручьёв перекрывалась, и получались канализационные каналы, в т.ч. известная «клоака максима», использовавшаяся вплоть до начала ХХ в.
В средние века сложившийся в античном мире санитарно-гигиенический уклад был надолго утрачен. Нечистоты сливались прямо на улицы. Канализация вновь появилась в Европе лишь в XIX в.
В России первые подземные каналы, подобные древнеримским, для отведения сточных вод были построены в XI–XIV вв. в Великом Новгороде и Москве. В эпоху Ивана Грозного и в последующие десятилетия Смутного времени водостоки засорились. И сразу, как и в Европе, начался мор. Ситуация стала налаживаться при Петре I, но лишь в городах. В начале XX в. в России канализация была лишь в 11 городах. Растущие потребности развивающихся городов и промышленности в отводе сточных вод привели к массовому строительству систем канализации. Однако полностью решить проблему водоотведения в городах удалось лишь к середине XX в.
Сточные воды чрезвычайно разнообразны по составу и санитарно-экологической опасности; их можно классифицировать, разделив на семь групп:
Из рассмотренных типов сточных вод выведены жидкие радиоактивные отходы, которые изолируются и подлежат специальной очистке и захоронению радиоактивного концентрата.
Все типы СВ отличаются большим разнообразием. Они могут быть классифицированы по составу и фазово-дисперсному состоянию содержащихся в них загрязняющих веществ.
| Классификация сточных вод по типу загрязнений | ||
| Минеральные загрязнения | Песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворимые неорганические соли, кислоты и щёлочи | |
| Органические загрязнения | Загрязнения растительного происхождения: растительные остатки, бумага, растительные жиры | |
| Загрязнения животного происхождения: продукты жизнедеятельности человека и животных, животная биомасса | ||
| Бактериальное и биологическое загрязнение: простейшие, грибы, водоросли, бактерии (в т.ч. патогенные) | ||
| Биологические загрязнения | Бактерии, грибы, яйца гельминтов, вирусы | |
| Классификация сточных вод по фазово-дисперсному состоянию | ||
| Растворённые вещества | Молекулярно-дисперсные частицы. Размер частиц не более 0,01 мкм | |
| Коллоидные вещества | Размер частиц от 0,01 до 0,1 мкм | |
| Нерастворённые примеси | Всплывающие, оседающие и взвешенные вещества. Размер частиц более 0,1 мкм | |
В канализационную систему городов поступают хозяйственно-бытовые сточные воды, сточные воды промышленных предприятий и незначительное количество поверхностного стока городских территорий. Ниже приведён типичный состав коммунально-бытовых сточных вод с незначительной примесью промышленных сточных вод.
| Параметр | Концентрация, мг/л | ||
| Максимальная | Средняя | Минимальная | |
| Общие параметры | |||
| Сухое вещество | 1200 | 720 | 350 |
| Взвешенные вещества | 600 | 400 | 250 |
| Биохимическое потребление кислорода (БПК) | 560 | 350 | 230 |
| Химическое потребление кислорода (ХПК) | 1200 | 750 | 500 |
| Хлориды | 100 | 50 | 30 |
| Сульфаты | 50 | 30 | 20 |
| Жиры | 150 | 100 | 50 |
| Биогенные компоненты | |||
| Азот общий | 100 | 60 | 30 |
| Аммонийный азот | 75 | 45 | 20 |
| Нитраты + нитриты | 0,5 | 0,2 | 0,1 |
| Азот органический | 25 | 15 | 10 |
| Фосфор общий | 25 | 15 | 6 |
| Ортофосфаты | 15 | 10 | 4 |
| Фосфор органический | 10 | 5 | 2 |
| Тяжёлые металлы | |||
| Алюминий | 1 | 0,6 | 0,35 |
| Кадмий | 0,004 | 0,002 | 0,001 |
| Хром | 0,04 | 0,025 | 0,01 |
| Медь | 0,1 | 0,07 | 0,03 |
| Свинец | 0,08 | 0,06 | 0,025 |
| Ртуть | 0,003 | 0,002 | 0,001 |
| Никель | 0,04 | 0,025 | 0,01 |
| Серебро | 0,01 | 0,007 | 0,003 |
| Цинк | 0,3 | 0,2 | 0,1 |
Сбор и очистка сточных вод
Организованный сбор сточных вод от абонентов, включая население, объекты инфраструктуры и промышленности, осуществляется посредством канализации – сложной инженерной системы коммуникаций и насосных станций, обеспечивающих отведение и транспортировку сточных вод на очистные сооружения. Основная функция очистных сооружений – доведение сточных вод до нормативных показателей по составу загрязняющих веществ при помощи различных технологических этапов очистки, среди которых выделяют следующие:
- механическая очистка – первичная стадия очистки сточных вод, на которой удаляются крупнодисперсные загрязняющие вещества (твёрдые примеси) в процессах отстаивания, фильтрации или флотации с использованием решёток, сит, песколовок, жироловок, нефтеловушек, отстойников и др.;
- химическая очистка – добавление в сточные воды различных химических реагентов, вступающих в реакцию с загрязняющими веществами (реакции окисления и восстановления, осаждения; реакции, сопровождающиеся газовыделением);
- физико-химическая очистка – удаление из состава сточных вод тонкодисперсных, растворённых неорганических и органических веществ с использованием различных физико-химических методов: электролиза (выделения веществ на электродах при прохождении электрического тока через раствор), коагуляции (объединения мелких частиц в бо́льшие по размеру агрегаты при введении некоторых реагентов), флокуляции (уплотнения образовавшихся при коагуляции агрегатов) и др.;
- биологическая очистка основывается на способности консорциума микроорганизмов использовать органические загрязняющие вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания, приводя к полному (минерализация) или частичному разрушению структуры веществ. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться в биопрудах, полях фильтрации, аэротенках (резервуарах с принудительной аэрацией и высокой плотностью сообществ аэробных микроорганизмов, беспозвоночных), метантенках (анаэробных резервуарах, содержащих сообщества анаэробных микроорганизмов), мембранных биореакторах.
Осадок сточных вод
На этапе механической очистки образуется осадок сточных вод – осевшие органические и неорганические взвеси; на этапе биологической очистки – избыточный активный ил. Осадок сточных вод – биологически нестабильная субстанция, обладающая высокой степенью санитарно-эпидемиологической опасности и нуждающаяся в надлежащей утилизации. Применяются такие способы как почвенная утилизация, захоронение, термическое сжигание. Ввиду высоких мелиоративных и удобрительных свойств осадка сточных вод почвенная утилизация является основным экологически и экономически рациональным методом утилизации осадков сточных вод. Применению метода почвенной утилизации мешает наличие в городских сточных водах производственных стоков, содержащих токсичные, часто неутилизируемые вещества (например тяжёлые металлы). Поэтому в настоящее время в развитых странах почвенная утилизация составляет примерно 20%, а основная часть осадка сточных вод (около 60%) сжигается; остальные 20% подлежат захоронению.
Воздействие на окружающую среду
Основные типы загрязняющих веществ, поступающих в водные объекты в составе сбросов сточных вод – это биогенные вещества, содержащие азот и фосфор, тяжёлые металлы (кадмий, медь, хром, железо, свинец, ртуть и др.), различные типы стойких органических загрязнителей и другие группы опасных загрязняющих веществ, так называемых ксенобиотиков. Источниками образования таких загрязнителей в городской среде являются как предприятия лёгкой и пищевой промышленности, так и жилищно-коммунальный сектор и предприятия обслуживающей инфраструктуры – прачечные, парикмахерские, кафе, рестораны и др.
Сброс неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в водные объекты приводит к нарушению естественных процессов функционирования биоты. Повышенные объёмы поступлений соединений азота и фосфора в водные объекты способны привести к эвтрофированию, т.е. цветению (бурному развитию цианобактерий – сине-зелёных водорослей), в особенности в водоёмах с медленным течением (водохранилищах, озёрах).
Негативные последствия эвтрофирования водных объектов:
- продуцирование токсических веществ, опасных для живых организмов;
- создание благоприятных условия для развития патогенной микрофлоры;
- ухудшение кислородного режима после отмирания водорослей;
- возникновение массовых локальных заморов рыб, ракообразных и т.д.;
- изменение биоценозов водных экосистем.
Регулирование сбросов сточных воды
Для ограничения поступления в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод и неконтролируемого стока с поверхности водосбора применяются экономические и административные меры государственного регулирования состава и объёмов сбросов посредством методов, в том числе:
- платежи за сброс сточных вод, содержащих загрязняющие вещества и микроорганизмы;
- запрет на сброс определённых групп загрязняющих веществ;
- разработка программ снижения объёмов сбросов загрязняющих веществ в водные объекты и канализацию.
Для решения проблемы регулирования загрязнённого поверхностного стока применяются экологически эффективные практики: стимулирование благоустройства территорий, применение эффективных сельскохозяйственных технологий и т.д.
Человек не может обойтись без воды во всех отношениях. Водопотребление осуществляется для поддержания жизни, в быту, при добыче полезных ископаемых и производстве большого разнообразия наименований продукции. Огромное количество жидкого ресурса в процессе использования загрязняется. Такие жидкости называются сточными водами.
Неочищенные сточные воды несут опасность для людей
Их выведению через канализацию и последующей очистке уделяется большое внимание, так как содержащиеся в жидкости загрязнители несут угрозу для окружающей среды и человека. Сточные воды и их классификация должны быть рассмотрены детально и подробно.
Определение и классификация
Для того чтобы давать детальную характеристику всем загрязнённым жидкостям, нужно точно определить, что такое сточные воды. Сточные воды это все виды вод с территорий производственных объектов и населённых пунктов с ухудшенными характеристиками и свойствами в результате деятельности человека, а также атмосферные осадки (дождь, снег, град), которые бесконтрольно или через систему канализации выводятся для переработки, вторичного применения и сброса в природу.
Классификация сточных вод достаточно разнообразна и обширна. Все стоки классифицируются на виды и типы по следующим параметрам:
- источник происхождения;
- по составу загрязнений;
- по концентрации загрязнений;
- по кислотности и токсичности.
По источнику образования выделяются следующие виды сточных вод:
- Производственные.
- Бытовые.
- Поверхностные.
Бытовые и поверхностные стоки имеют состав близкий к неизменному. Промышленные же жидкости обладают широким разнообразием и могут классифицироваться на подвиды.
По составу загрязнений стоки разделяются на следующие виды жидкостей:
- с органическими примесями;
- с минеральными;
- смешанные, минерально-органические.
По концентрационным показателям стоки подразделяются на четыре типа: слабо-загрязнённые, средне-загрязнённые, сильно-загрязнённые, опасные. Критерием меры служит параметр pH. По кислотности и токсичности также используется подразделение по степени концентрации, от слабой до сильной.
Характеристика
Ключевые параметры, по которым производится характеристика сточных вод:
- Объём взвесей.
- Плотность осадочных элементов.
- Концентрация продуктов нефтепереработки.
- Содержание отдельных элементов: фосфатов, аммонийного азота.
- Концентрация жиров и ПАВ.
Ключевые показатели качества сточных вод – ХПК, БПК и pH.
Химическое потребление кислорода (ХПК) – показатель концентрации в жидкости веществ органического характера. Рассчитывается в миллиграммах кислорода, количество которого было израсходовано для осуществления окислительных процессов органики в одном литре H2O. Определяется многочисленными лабораторными методами и является ключевым показателем степени загрязнения стоков.
Биологическое потребление кислорода (БПК) - количественные показатели кислорода, израсходованные на биологические окислительные процессы аэробного характера под действием микроорганизмов. Ключевой параметр определения загрязнённости жидкости органическими соединениями.
Показатель рассчитывается за определённый временной промежуток (БПК 5 – расход кислорода за 5 суток). Процессы окисления за установленное время производятся в условиях без доступа света, с температурными показателями в 20 градусов.
Водородный показатель pH – показатель активности ионов водорода в жидкости. С помощью показателя определяется кислотность стоков. Кислотной среда является при pH меньше 7, щелочной – при pH больше 7.
В составе стоков могут выделяться консервативные и неконсервативные загрязнители. Консервативные вещества не вступают в химические реакции, не могут быть разложены в результате очистных процессов биологического характера. Неконсервативные объекты могут быть устранены с помощью самоочистных биологических процессов.
Сточные воды содержат в своем составе различные загрязнители
Состав сточных вод определяется присутствием следующих загрязнителей:
- органических;
- биологических;
- неорганических.
К биологическим загрязнителям относят микроорганизмы (вирусы и бактерии), водоросли, дрожжи, грибковые образования и растения. Источниками загрязнения химического характера являются продукты переработки нефти, СПАВ, пестициды, тяжёлые металлы, диоксины, фенолы, азотсодержащие вещества и т. д. Грунт, шлак, песок, ил и др. – загрязнители физического характера.
Загрязнения стоков могут характеризоваться размерными параметрами загрязняющих частиц:
- Крупные нерастворимые частицы (от 0,1 мм).
- Пенообразные суспензии и эмульсии (от 0,1 мкм до 0,1 мм).
- Каллоидные элементы (до 0,1 мкм).
- Растворимые (до 0,1 нм).
Хозяйственно-бытовые стоки
Стоки, которые формируются в результате повседневной жизнедеятельности человека. Состав однообразен: каллоиндые элементы в растворённом состоянии и органические вещества в нерастворённом. Концентрация загрязнителей определяется по значению разбавления чистой водой из водопроводной системы.
Бытовые сточные воды классифицируются на два вида: фекальные и хозяйственные. Сточная вода хозяйственно-бытового назначения поступает из кухонь, туалетов, ванных, бань, прачечных, зданий общественного питания и лечебных учреждений. В состав таких жидкостей в основном входят человеческие физиологические выделения, хозяйственные отбросы органического характера (белковые вещества, жиры, углеводы и продукты разложения).
Особое место в составе имеют биологические загрязнители, несущие серьёзную угрозу для человека. Это простейшие микроорганизмы, яйца гельминтов, грибки и бактерии. Из неорганических веществ в воде содержаться соли.
В бытовых стоках загрязнения органического характера достигают показателей 45-58%. Такие жидкости отводятся к местам переработки и сброса через централизованную или частные сети канализации.
Характеристика стоков хозяйственно-бытового характера:
- Внешний вид: мутно-белый, серый цвет, низкая прозрачность, неприятный фекальный запах.
- Химический состав – минеральные и органические элементы.
- Вещества находятся во взвешенном, каллоидном и растворимом состоянии.
- Высокий уровень микробного загрязнения – дрожжи, грибы, мелкие водоросли, яйца гельминтов, бактерии, патогенные вирусы.
- Средний показатель pH равняется 7,2-7,8.
Промышленные стоки
Производственные воды стоков формируются в результате технической деятельности на предприятиях. Они подразделяются на два вида: условно чистые и загрязнённые. Условно чистые жидкости применяются для охлаждения рабочих агрегатов. Загрязнённые жидкости используются в производственных реакциях, ими промываются сырье, выпускаемая продукция и т. д. Во время этих процессов жидкость вбирает в себя различные опасные загрязнения.
Промышленные сточные воды — результат деятельности различных предприятий
Производственные жидкости неоднообразны, содержат органические и минеральные вещества, а также их смеси. Концентрация и состав загрязнений зависят от характера технологического производства, вида производимой продукции, применяемого сырья, используемого оборудования.
Для наглядного примера стоит рассмотреть состав промышленных стоков на машиностроительных и металлургических предприятиях. Жидкость поступает в канализацию из различных цехов (литейных, термических, сборочных, механических).
Основными загрязнителями выступают механические примеси (пыль, грязь, песок, окалина, а также масла, тяжёлые металлы, кислоты). Они выводятся через специальную промышленную систему сброса или через централизованную канализационную сеть.
Стоки поверхностного типа
К поверхностным стокам относятся продукты атмосферных осадков. Они подразделяются на дождевые и талые (таяние снега, льда и града). Часто именуются как ливневые стоки. К поверхностным стокам приравниваются воды от мытья улиц, фонтанов и дренажных систем. Выводятся с помощью сетей ливневой канализации.
Состав атмосферных жидкостей однообразен, он содержит преимущественно минеральные вещества с небольшим количеством органических элементов. Концентрация зависит от мест выпадения атмосферных жидкостей, наличия вредных производств, характера и состава поверхности, на которую они выпадают, продолжительности и интенсивности осадков.
Дождевые и талые воды перед попаданием в систему ливневой канализации вбирают в себя все загрязнители, которые находятся в почве и на поверхности (поля, дороги, мостовые и т. д.). Поэтому состав таких стоков может иметь небольшие концентрации неоднообразных веществ, хотя в общеколичественных рамках эти жидкости очень однородны по содержащимся загрязнителям.
Канализация
Все стоки должны выводиться к местам удаления загрязнений и сброса через канализационные сети. Применяется несколько видов канализаций в зависимости от местонахождения: промышленная, ливневые и хозяйственно-бытовая. Хозяйственно-бытовые сети сбора стоков бывают централизованными и автономными. Канализационные системы подразделяются на два типа: внутренние и наружные.
Внутренними считаются те сети, которые расположены в пределах какой-либо постройки или здания. Они включают: домовые стояки, водосточные воронки, отводные трубы, внутренние сборные лотки, ревизионные устройства и колодцы. К внешним системам относят трубы, колодцы, очистные сооружения, насосное оборудование и все другие функциональные объекты за пределами построек.
Наружная канализация подразделяется на три вида:
- общесплавная;
- раздельная;
- полураздельная.
В общесплавной системе выведения ливневые, хозяйственные и бытовые жидкости отводятся совместно, через одни и те же технические сети. В раздельной системе продукты атмосферных осадков и таяния снега выводятся отдельно от хозяйственно-бытовых жидкостей. В полураздельной системе стоки и осадки выводятся отдельно, но соединяются в едином коллекторе очистки.
Автономные канализационные сети используются для вывода стоков в загородных домах, на дачах, производственных и иных объектах, где не подведена централизованная система.
Виды автономных канализационных систем:
- Выгребные ямы.
- Биотуалеты.
- Септики.
- Фильтрующие установки.
Система централизованной канализации включает следующие составные части:
- внутренние устройства здания для отвода стоков;
- наружная внутриквартальная система;
- наружная уличная система;
- насосное и напорное оборудование;
- очистные сооружения;
- системы сброса в водоёмы и грунт.
Методы очистки и использование стоков
Для устранения загрязнений из стоков применяются различные методы удаления, разложения, разрушения и обеззараживания.
Для очистки сточных вод применяются различные способы
Методы удаления загрязнений:
- Физическая.
- Химическая (реагентная).
- Физико-химическая (флотация, коагуляция, отстаивание, адсорбция).
- Обработка ультрафиолетом.
- Биологическая.
Самые простые, дешёвые и часто используемые методы очистки – физические. Они основаны на гравитационных и фильтрационных методах. Химические методы основаны на добавлении в жидкость специальных реагентов для провоцирования разрушающих, окисляющих, расщепляющих и других процессов в загрязнённой жидкости. Под биологическими методами подразумеваются процессы с применением микроорганизмов.
Канализационные стоки после очистки могут использоваться повторно или сбрасываться в водоёмы и грунт. На предприятиях существуют круговые и замкнутые системы, где производится многократное использование и очистка стоков.
На специализированных объектах по удалению загрязнений бытовые сточные воды после полноценной очистки часто используются в качестве ресурсов поливки сельскохозяйственных площадей. Глубокая очистка с применением всех методов позволяет очищать стоки до состояния, когда вода пригодна для подачи в водопроводные сети.
Сточная вода – вода, загрязнённая вследствие использования её в быту и производстве, а также атмосферная вода, отводимая с территорий населенных пунктов и промышленных предприятий.
|
Виды сточных |
Состав загрязнений |
Концентрация загрязнений |
|
Хозяйственно – бытовые |
Состав однообразен: органические в нерастворенном, коллоидном м растворенном состояниях |
Зависит от нормы потребления, т.е. степени разбавления загрязнений водопроводной сети |
|
Производственные: - загрязненные - условно чистые |
Состав разнообразен: органические, минеральные и их смесь |
Зависит от характера производства, вида выпускаемой продукции, особенностей технологического процесса производства |
|
Атмосферные (поверхностные): - дождевые - талые |
Состав однообразен: преимущественно минеральные, небольшое количество органических |
Зависит от места оборудования осадков, продолжительности и интенсивности осадков |
Б.с.в. по природе загрязнения делятся на:
- фекальные (от туалетов)
- хозяйственные (из раковин, умывальников, ванн, душей, прачечных, бань, предприятий общественного питания, общ. зданий, бытовых помещений пром.предприятий)
Производственные сточные воды.
Пр.с.в. делятся на:
Загрязнённые (мин. примеси, органические примеси и их смеси)
Условно чистые.
Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности повторного использования производственных сточных вод изучается их состав и режим водоотведения.
Кол-во пр.с.в. ориетировочно можно определить по удельным расходам воды, отнесённым к единице исх. сырья или единице готовой продукции.
Поверхностные сточные воды.
П.с.в., или поверхностный сток, включают в себя дождевые и талые воды, а также воды от поливки территории предприятий, улиц, стоки от фонтанов, дренажные воды.
Для п.с.в. характерна большая неравномерность его поступления в канализацию. В состав п.с.в. входят мин. загрязнения и в меньшей степени органические. В особую группу следует выделить поверхностный сток, образующийся на территориях промышленных предприятий. Эти воды смывают с пов-ти отходы и отбросы соответствующих производств и в ряде случаев по своему составу близки к производственным.
10. Классификация систем водоотведения. Состав сооружений. Общесплавная система водоотведения. Раздельная система водоотведения. Полураздельная система водоотведения. Бассейн канализования. Разделительные камеры.
Водоотведение (канализация)- это комплекс инженерных сооружений и мероприятий., обеспечивающих прием, транспортировку, очистку и обеззараживание и выпуск сточных вод в водоем, а также утилизацию образующихся осадков
Классификация систем канализации нас.мест.
Канализация – комплекс инж.сооружений и мероприятий, обеспечивающих приём, сбор, отведение сточных вод, их очистку и обез-вреживание перед утилизацией или сбросом в водоём.
Классификация:
1) – вывозная (жидкие загрязнения собирают в приемники-выгребыи периодически выво-зят гужевым или автомобильным транспор-том на поля ассенизации для обработки) – в небольших насел.пунктах, когда применение другого вида канализации затруднительно
– сплавная (сточные воды по подземным трубопроводам транспортируют на очистные сооружения, где их подвергают очистке, а затем спускают в водоёмы)
2) - самотечная (90%всех канализаций)
- напорная (с устройством насосных станций)
3) - внутренняя (состоит из сантех.приборов, отводных труб, стояков и выпусков)
- наружняя (уличная) – система подземных трубопроводов, принимающая сточные воды от дворовых сетей и транспортирующих их к насосным станциям, очистным сооружениям и в водоемы.
Состав сооружений канализационной сети.
Канализация состоит из:
Внутр. канализационных устройств здания
Наружной внутриквартальной кан. сети
Наружной уличной кан. сети
Насосных станций и напорных трубопроводов
Очистных сооружений
Устройств для выпуска очищ. сточных вод в водоемы.
Канализационные сети строят преимущественно самотечными. Для этого их прокладывают соответственно рельефу местности, разделяя всю канализируемую территорию на бассейны канализования. Бк – часть территории, ограниченная водоразделами. Участки канал. сети, собирающие сточные воды с 1 или нескольких бк – коллекторы (главный, к.бассейнов канализации, загородные к.) . Коллекторы крупных размеров – каналы . Очистные - сооружения, предназначенные для очистки ст. вод и переработки их осадка.
Последовательность трассировки:
1. Очистные сооружения.
2. Главный коллектор.
3. Коллекторы бассейнов канализации.
4. Уличные сети.
5. Внутриквартальные сети.
Общесплавная система канализации:
Общесплавная СК. (К1+К2+К3) Все виды сточных вод собирают и отводят к очистным сооружениям по единой канализ. сети. Могут устраиваться ливнеспуски для выпуска в водоем части воды при сильных ливнях, что позволяет уменьшить диаметр коллектора и производительность очистных сооружений. Устройство ОСК без ливнеспусков сложно, т.к. в периоды без дождей гидравлические условия коллекторов из-за малого наполнения хуже, сооружения работают лишь на 1/3 своей производительности. Также высоки и капитальные затраты на стр-во очистных сооружений, рассчитанных на пропуск ливневых расходов воды.
Раздельная система канализации.
-
полная
раздельная ск
- не менее 2х сетей. Сеть для отвода
бытовых сточных вод – бытовая, для
атмосфервых сточных вод – дождевая,
произв. Воды могут сбрасываться в бытовую
или в дождевую.
- неполная раздельная ск – подземная дождевая сеть не устраивается, а отвод атмосф вод в водоем осущ-ся по открытым лоткам, канавам.
П олураздельная ск – первые порции наиболее грязных дождевых вод и воды от таяния снега поступает на очистные сооружения, а более чистая ливневая вода – в ливневые спуски.
Комбинированная СК .
Одна часть обслуживаемого объекта оборудуется полной раздельной системой, другая – общесплавной ск. Применяется, когда при расширении городов, имеющих общесплавную систему (загружаемая только бытовыми и произв. водами), строят новые водосточные коллекторы. Таким образом, в разных районах города наряду с общесплавной возникают раздельные или неполные раздельные системы канализации.
Бассейн канализования:
К
анализационные
сети строят преимущественно самотечными.
Для этого их прокладывают соответственно
рельефу местности, разделяя всю
канализируемую территорию на бассейны
канализования.БК
– часть территории, ограниченная
водоразделами. Участки канализационной
сети, собирающие сточные воды с 1 или
нескольких БК наз-ют коллекторами
,
коллекторы крупных размеров – кана-лами.
Разделительная камера.
Разделительные камеры устраиваются при полной раздельной и полураздельной системах водоотведения. Места расположения и назначения их различны. При полной раздельной системе разделительные камеры устраиваются:
На дождевой сети в отдельных местах от-водного коллектора или перед очистными сооружениями для сброса части дождевых вод при интенсивных дождях в водоем;
на сооружениях
для самостоятельной очистки дождевых
ст.вод при необходимости разной степени
их очистки.
При полураздельной системе водоотведения:
На дождевой сети перед присоединениями ее к общесплавным коллекторам для сброса части дожд. вод при интенсивных дождях в водоем;
Перед очистными сооружениями для временного сброса части бытовых, произв. и дождевых ст. вод в регулирующие резервуары для последующей подачи на очистные сооружения.
