Защита гидросферы от стоков и водоподготовка

При выборе схемы и технологического оборудования станций очистки необходимо знать расход сточных вод и концентрацию содержащихся в них примесей, а также допустимый состав сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Допустимый состав сточных вод рассчитывают с учетом Правил охраны поверхностных вод. Правила устанавливают нормы на ПДК веществ, состав и свойства воды водоемов.

Расчет допустимой концентрации примесей C0 в сточных водах, сбрасываемых в водоемы, проводят в зависимости от преобладающего вида примесей сточных вод и характеристик водоема. При преобладающем содержании взвешенных веществ их допустимая концентрация составляет.

где - концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса в него сточных вод, кг/м3; п — кратность разбавления сточных вод в воде водоема, характеризующая часть расхода воды водоема, участвующую в процессе перемешивания и разбавления сточных вод; ПДК — предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в воде водоема, кг/м3.

Условия смешения сточных вод с водой озер и водохранилищ существенно отличаются от условий их смешения в реках и каналах. Допустимая концентрация примесей сточных вод в начальной зоне смешения в озерах уменьшается более существенно, и их полное перемешивание происходит на значительно больших расстояниях от места выпуска, чем в реках и каналах.

Способы и методы очистки сточных вод Для очистки сточных вод применяют механические, химические, физико-химические и биологические методы. Выбор метода зависит от требований к качеству очищенных сточных вод, от места расположения предприятия и т. д.

В сооружениях для механической очистки сточных вод (рис. 3.29) сначала отделяются наиболее крупные загрязнения на решетках и ситах, устанавливаемых в голове очистных сооружений, а затем в песколовках, где из сточных вод выпадают взвеси с размером фракции, как правило, более 0,15−0,2 мм. Основное количество взвешенных веществ удаляется в отстойниках.

Решетки устанавливают на очистных сооружениях обычно с прозорами 16−20 мм, хотя в последнее время появились решетки с меньшими прозорами, вплоть до 4 мм. Обычно решетки устанавливают под углом 60°к горизонту.

К химическим методам очистки сточных вод чаще всего относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Эти методы применяют для удаления растворенных веществ перед подачей воды на биологическую очистку.

Рис. 3.29. Схема механической очистки воды.

Сточные воды, содержащие кислоты или щелочи, нейтрализуют путем смешения кислых и щелочных стоков, добавлением реагентов, подаваемых в различных агрегатных состояниях. При этом количество добавляемого реагента определяется доведением pH сточных вод до значения 6,5−8,5.

Для проведения процесса окисления используют озон, что позволяет в ряде случаев успешно очищать сточные воды от фенола, нефтепродуктов, мышьяка и других токсичных веществ. Достаточно эффективно для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, цианидов использование хлора и веществ, содержащих активный хлор.

Методы физико-химической обработки сточных вод обычно включают флотацию, адсорбцию, ионный обмен и др. Схема процесса пневматической флотации показана на рис. 3.30.

В последние годы флотация широко используется для очистки вод от ПЛВ. Применение пневматических флотомашин наиболее распространено при флотации тонкозернистых пульп и оборотных жидкостей. Аэрация жидкостей в этом случае осуществляется путем пропускания воздуха или какого-либо газа через различные пористые элементы, например керамику, пористую резину.

Наряду с флотацией для очистки сточных вод используют адсорбционную технологию с использованием в качестве адсорбента чаще всего активированных углей. Это позволяет получать остаточные концентрации основных ингредиентов ниже.

Рис. 3.30. Схема пневматической флотационной очистки сточных вод:

1 — сточная вода; 2 — пенный продукт; 3 — очищенная вода; 4 — воздух нормативных значений. Например, концентрация нефтепродуктов в очищенной воде после адсорбционной очистки не превышает в большинстве случаев 0,05 мг/л, что соответствует ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения.

Наиболее широко распространенным способом очистки сточных вод является биологический, который известен уже более 100 лет. В биологической очистке использованы особенности микроорганизмов. При такой очистке сточные воды, после механической и, возможно, физико-химической очистки, смешивают с активным илом. Смешение осуществляют в специальных сооружениях — аэротенках, представляющих собой открытые емкости достаточно большого объема с расположенными в них аэраторами барботажного, механического, струйного или другого типа. В результате достаточно длительного (в течение 10−36 ч) контактирования микроорганизмов с водой в условиях аэрации воздухом происходит биоразложение органических примесей, не удаленных на предыдущих стадиях очистки.

Сооружения биологической очистки в естественных условиях подразделяют на поля фильтрации и биологические пруды. На полях фильтрации сточная вода проходит через слой почвы, содержащий в большом количестве аэробные бактерии, получающие кислород из воздуха. В процессе фильтрации через слой почвы органические загрязнения сточных вод задерживаются в нем. При этом образуется биологическая пленка с большим количеством микроорганизмов различных видов. Задержанные на биопленке органические вещества аэробными микроорганизмами доводятся до минеральных соединений. Эти процессы наиболее интенсивно происходят в почве на глубине приблизительно 0,1−0,4 м. В результате биохимических процессов углерод органических веществ превращается в углекислоту, а азот аммонийных солей превращается в нитраты и нитриты.

В искусственных условиях применяют аэротенки, а также биофильтры. На рис. 3.31 изображен трехкоридорный аэротенк, где очищаемая вода с активным илом «змейкой» движется, но коридорам аэротенка со скоростью, которая выбирается из расчета времени пребывания сточных вод в аэротенке, т. е. примерно 6−30 ч, в зависимости от требуемой степени очистки.

Очистка поверхностных сточных вод. Для исключения загрязнения почв и грунтов и подземного водоносного горизонта на территории промышленных предприятий, в том.

Рис. 3.31. Схема трехкоридорного аэротенка.

числе предприятий энергетики (ТЭЦ, ГРЭС и т. д.) и транспорта (автотранспортные подразделения, мойки автомобилей и др.), должны быть в обязательном порядке сооружены локальные очистные установки поверхностных сточных вод. Такие установки, как правило, включают приемную решетку, песколовку, отстойники, флотатор, фильтры доочистки. Эффективность работы локальных очистных сооружений поверхностных сточных вод во многом зависит от технического уровня устройств, с помощью которых происходит извлечение нефтепродуктов. В настоящее время разработан комбинированный флотатор усовершенствованной конструкции, позволяющий извлечь до 95% содержащихся в воде нефтепродуктов. Очищенная сточная вода с содержанием нефтепродуктов не более 0,05 мг/л может быть сброшена на рельеф или в расположенный рядом водоем.

Водоподготовка. Комплекс типовых очистных сооружений питьевой воды обычно включает: смесители, камеры хлопьеобразования, отстойники (осветлители) и фильтры. Завершающим этапом подготовки воды для питьевых целей является ее обеззараживание, которое достигается обычно с помощью хлорирования, озонирования и других способов.

Хлор весьма токсичен. Его аварийные выбросы представляют большую опасность для производственного персонала хлорных объектов, для населения, для растительного и животного мира. Риск поражения раком у потребителей хлорированной воды на 93% выше, чем у тех, кто пьет нехлорированную воду.

В 2012 г. в Москве на смену хлору пришел новый реагент — гипохлорит натрия. Это безопасное вещество, не уступающее жидкому хлору по качеству дезинфекции. Что касается воды, то она приобретает более естественный природный запах, использование гипохлорита уменьшает образование в воде хлорорганических соединений.

Все крупные города, которые до этого использовали хлор, — в Европе, США — используют гипохлорит. Что касается городов России, то Санкт-Петербург, например, перешел на гипохлорит два года назад; Уфа и Нижний Новгород тоже используют гипохлорит.

В настоящее время широко используется бутилированная вода. По установленным требованиям бутилированная вода делится на две категории: вода 1-й категории качества и вода высшей категории. Вода 1-й категории — это обычная вода, практически ничем не отличающаяся от водопроводной, лишь устойчиво сохраняющая свои безопасные свойства в течение времени.

Вода высшей категории качества отвечает другим параметрам. На нее устанавливаются требования по показателям физиологической полноценности: регламентированное содержание солей кальция, магния, а также щелочность, жесткость, содержание фтора и йода. Такая вода, естественно, дороже, и она применяется для лечебных нужд.