Химический анализ загрязнений сточных вод. Методы очистки сточных вод
По физическому состоянию загрязнения сточные воды делятся на:
1. нерастворимые примеси, находящиеся в воде в виде крупной взвеси (диаметром более десятых долей миллиметра) и в виде суспензии, эмульсий и пены;
2. коллоидные частицы;
3. растворенные, находящиеся в воде в виде молекулярно-дисперсных частиц (диаметром менее 0,001 мк).
По своей природе загрязнения делятся на минеральные, органические и бактериальные. Основным химическим элементом загрязнений растительного происхождения является углерод. Загрязнения биологического происхождения содержат много азота.
Бактериальные загрязнения представляют собой различные виды микроорганизмов, в том числе и болезнетворных бактерий. По своему химическому составу они относятся к загрязнениям органического происхождения, но выделяются в особую группу ввиду их особого взаимодействия с другими видами загрязнений. Наблюдается колебание концентрации загрязнений (количество загрязнений, приходящееся на единицу объема воды, мг/л или г/м3) сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Обычно максимальные концентрации загрязнений бывают зафиксированы в утренние и вечерние часы, а минимальные – ночью. В зимний период концентрация загрязнений выше, чем летом, так как водоотведение на одного жителя зимой уменьшается. Приведенный химический анализ состава загрязнений сточных вод позволяет понять, что количество содержащихся в них полезных элементов, таких как азот, калий, фосфор, кальций и др., делают их прекрасным удобрением. Однако для того, чтобы использовать загрязнения сточных вод в качестве удобрений, их необходимо сначала выделить из них, а затем подвергнуть определенной обработке. Для этого могут быть использованы следующие методы очистки: механическая, биологическая, физико-химическая. Для ликвидации бактериальных загрязнений сточных вод последние подвергают дезинфекции. В результате механической очистки сточных вод из нее удаляются нерастворенные и частично коллоидные загрязнения минерального происхождения. Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, способствующих окислению органических веществ, содержащихся в сточной жидкости в виде тонких суспензий ив растворе. Если необходима высокая степень очистки сточных вод применяют полную биологическую очистку. Физико-химические методы очистки – сорбция, экстракция, электролиз применяются преимущественно для очистки производственных сточных вод.
Технологическая схема полной биологической очистки представлена на рис. 2.18.
Рис. 2.18. Технологическая схема полной биологической очистки
Дезинфекция (обеззараживание) сточных вод, прошедших биологическую очистку перед ее спуском в водоем, обязательна, несмотря на то, что большая часть патогенных (болезнетворных) микроорганизмов погибает в биофильтрах и аэротенках. Более надежными являются методы почвенной очистки на полях орошения и фильтрации, которые обеспечивают (при условии нормальной нагрузки на поля) высокий эффект бактериальной очистки (до 99%). Ввиду сложности определения содержания патогенных микробов в сточной воде, прошедшей биологическую очистку, применяют метод оценки их обеззараживания по титру кишечной палочки.
Обеззараживание сточных вод может осуществляться различными способами: озонированием, ультрафиолетовыми лучами, электролизом, хлорированием и др. После озонирования количество бактерий в сточной воде уменьшается на 99,8%, но применение этого метода является достаточно дорогим и сложным. Использование облучения очищенных стоков ультрафиолетовыми лучами эффективно только при небольшом содержании в воде взвешенных веществ.
Простым, достаточно дешевым и надежным методом дезинфекции сточных вод является электролиз, который может осуществляться без применения хлорсодержащих веществ, что исключает перевозку реагентов, устройство хранилищ, принятие мер по предотвращению утечки токсичного газа и т.д. Однако наиболее применяемым методом для обеззараживания очищенных сточных вод остается хлорирование, т. е. введение в сточную воду определенного количества жидкого хлора, хлорной извести или гипохлорита натрия.
Дезинфекция малых количеств сточной жидкости (1000. м3/сут) осуществляется хлорной известью, а больших масс воды жидким хлором. Сточную жидкость подвергают обеззараживанию после прохождения ею вторичного отстойника.
Сооружения для дезинфекции сточных вод включают: хлораторную, смеситель и контактные резервуары.
В хлораторной устанавливают оборудование для приготовления жидкого раствора хлорного газа или хлорной извести. Смеситель служит для смешения хлорного раствора со сточной жидкостью. Контакт хлора со сточной жидкостью осуществляется в течение 30 мин в контактных резервуарах, которые устраиваются по типу вертикальных или горизонтальных отстойников. После дезинфекции сточная жидкость может быть спущена в водоем.
Установка для дезинфекции сточных вод хлорной известью обычно состоит из затворных баков (одного или двух), двух растворных (рабочих) баков и одного дозировочного бачка. В затворном баке происходит затворение хлорной извести, в результате чего получают раствор концентрацией 10 – 15% (по активному хлору).
Этот раствор поступает в один из растворных баков, где дополнительно перемешивается с водой до получения раствора с концентрацией не более 2,5% (по активному хлору). Воду для приготовления раствора получают из водопровода или местного источника водоснабжения, или используют очищенную воду, взятую после контактного резервуара. Из растворных баков сточная вода поступает в дозирующий бачок, а затем в смеситель.
Жидкий хлор вводят в сточную жидкость непосредственно или при помощи хлоратора. Последний способ получил более широкое применение. Для дезинфекции сточных вод применяют хлораторы непрерывного действия. Лучшими из них являются вакуумные, в которых дозируемый газ находится под разрежением, что предотвращает его проникновение в помещение. Хлораторы (рабочие и резервные) располагаются в хлораторной.
Из хлоратора хлорная вода по полиэтиленовым трубам поступает в смеситель со сточной водой. На крупных очистных станциях устанавливают вакуумные хлораторы производительностью 20 – 50 кг/ч с автоматизированным дозированием хлора.
Выпуск сточных вод
Искусственное загрязнение водоемов является результатом спуска в них недостаточно очищенных сточных вод от промышленных предприятий и городов.
Запрещается спуск в водоем тех сточных вид, которые могут быть устранены иными путями:
1. применение рациональной технологии производства;
2. повторным использованием отработавшей воды в системах оборотного водоснабжения и использованием сточных вод в целях сельскохозяйственного орошения.
Указанные мероприятия позволяют резко уменьшить количество сточных вод, подлежащих спуску в водоемы. Условия спуска точных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Правилами краны прибрежных районов морей». На их основании различают водоемы по характеру их использования:
1. для целей питьевого назначения;
2. для культурно-массового использования;
3. для рыбохозяйственных целей.
Перечисленные категории водоемов предъявляют различные требования к качеству очистки спускаемых в них сточных вод.
В табл. 2.1 приведены основные нормативные показатели качества воды в водоемах различного водопользования после спуска в них сточных вод.
Таблица 2.1
Основные нормативные показатели качества води для водоемов различного водопользования после спуска в них сточных вод
| Водоемы различного водопользования | Нормативные показатели | |||
| Растворенный кислород, мг/л | БПК мг/л | Активная реакция РН | Увеличение взвешенных веществ, мг/л | |
| Питьевого | не ниже 4 не ниже 6(зимой) | до 2 | 6,7<PH<8.5 | не более чем на 0,25 |
| Культурно-массового | не ниже 4 | до2 | 6,5<PH<8.5 | не более чем на 0,75 |
| Для рыбохозяйственных целей | не ниже 6 | до 2 | 6,5<PH<8.5 | не более чем на 0,75 |
Количество растворенного кислорода в воде водоема после смешения со сточными водами определяется в любой период года в пробе, отобранной в 12 часов дня. Значение БПК5 приведено для вод с температурой 20°С.
Приведённые нормативы качества воды водоемов относятся к створам, расположенным на проточных водоемах в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания или организованного отдыха, территория населенного пункта и т. д.), а на непроточных водоемах и водохранилищах – к створам в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Очищенные сточные воды после их дезинфекции отводятся по каналу к местам спуска их в водоем. Отводной канал обычно заканчивается береговым колодцем, из которого очищенные сточные воды через выпуск сбрасываются в водоем.
Конструкция выпуска во многом определяет благоприятные условия для перемешивания сбрасываемых сточных вод с водами водоема, что дает возможность лучше использовать его самоочищающую способность.
По конструкции выпуски бывают сосредоточенные, когда выпуск сточных вод осуществляется через одно отверстие, я рассеивающие, имеющие несколько выпускных отверстий.
При сбросе очищенной сточной воды в водохранилище или море устраивают береговые или глубоководные выпуски. Последние выполняются из стальных, чугунных, железобетонных труб, защищенных от коррозии.
Оголовки выпусков всех типов выполняются из сборного железобетона.
Выпуски следует располагать в местах с повышенной турбулентностью потока (сужениях, притоках, порогах и т. д.).
Выпуск в реку рекомендуется располагать на определенном расстоянии (вниз по течению) от границ канализуемого населенного места, водоприемных сооружений, участков водоема, используемых для спортивных целей и купанья, а также для водопоя скота. При выборе места выпуска очищенных сточных вод следует принимать во внимание нормальные условия пользования водой водоема нижележащих населенных мест.
Место выпуска обязательно согласовывается с органами Государственного санитарного надзора, Рыбоохраны и с другими заинтересованными организациями.