«Загрязнение водоёмов бытовыми сточными водами. Источники загрязнения сточных вод

Достаточно распространенный вид загрязнения, носящий сезонный характер, - загрязнение водоемов поваренной солью NaCl, которую используют для таяния льда и снега в зимнее время. Поваренная соль в широком диапазоне концентраций нетоксична для большинства живых организмов.

Для хлоридов нет общепринятых норм для внутренних водоемов, допустимая засоленность зависит от общей загрязненности воды. В среднем максимальная допустимая концентрация хлоридов составляет 2500 мг/л, при повышении общей загрязненности воды другими веществами этот порог снижается. При очень сильном загрязнении водоемов хлоридами происходит гибель высшей водной биоты – рыбы.

Тяжелые металлы

Попадание в сточную воду тяжелых металлов связано с деятельностью предприятий различных отраслей, а также с вымыванием этих металлов из свалок промышленных и бытовых отходов атмосферными осадками и поступлением их в грунтовые воды.

Обычно тяжелые металлы скапливаются в донных отложениях водоемов в виде карбонатов, сульфатов или сульфитов, адсорбируются минеральными и органическими осадками. При наступлении адсорбционной насыщенности осадков тяжелые металлы оказываются в воде; в половодье, когда вешние воды уносят донные отложения, происходит разнос тяжелых металлов по большой территории. Переход тяжелых металлов из донных отложений в воду возможен также при повышении кислотности воды. Находясь в воде, тяжелые металлы включаются в цепи питания живых организмов – водорослей, зоопланктона, рыб, человека.

Участие тяжелых металлов и других устойчивых токсинов в цепи питания и впечатляющий пример опасности, которой подвергаются здоровье и жизнь человека из-за загрязнения ими воды, можно проиллюстрировать на примере ртути – первого металла, для которого была обнаружена биоаккумуляция и новая техногенная болезнь – болезнь Минаматы.

Тяжелые металлы взаимодействуют с жирами, что обусловливает большой период полувыведения их из организма – время, в течение которого выделяется или разрушается половина усвоенного организмом вещества. Для ртути в большинстве тканей организма человека этот период составляет около 80 дней, для кадмия – более 10 лет! Поступление в организм человека даже микродоз кадмия очень опасно – трудно сказать, какое количество его окажется в организме за такое время. Заболевание, связанное с отравлением ионами кадмия, приводит к скручиванию костей, анемии и почечной недостаточности.

У растений, аккумулирующих тяжелые металлы, устойчивость к их действию выше, чем у животных и человека, поэтому следует обращать внимание на содержание тяжелых металлов в растениях, употребляемых в пищу.

Удобрения

Удобрения смываются с полей при их нерациональном использовании или, неусвоенные растениями, вымываются из почвы обильными дождями, попадают в грунтовые воды, а затем в поверхностные водоемы. Присутствующие в почве ионы NO3, H2PO4, HPO4, попадая со сточными водами в водоемы, способствуют их зарастанию фитопланктоном. Наряду с удобрениями источниками фосфатов служат моющие средства. Нитраты и фосфаты также образуются в водоемах в результате микробиологического разрушения органических отходов.

Фенолы

Фенолы нашли широкое применение как средства дезинфекции, их используют в производстве клеев и пластмасс. Кроме того, они образуются при сгорании и коксовании дерева и угля, входят в состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей.

Большое количество фенола дает гниющая в воде древесина. Острейшая экологическая проблема, существующая в нашей стране уже десятки лет,- затопление лесов сибирскими водохранилищами при строительстве гигантских гидроэлектростанций: Усть-Илимской, Братской, Красноярской и др.

Скорость распада фенолов в воде зависит от их химического строения и от окружающих условий. Особую роль при этом играют ультрафиолетовое излучение, микроорганизмы и концентрация кислорода в воде.

Очень опасны для всех живых организмов и прежде всего для человека галогенно-производные соединения фенольного характера. Эти соединения поступают в сточные воды предприятий оборонной, химической и целлюлозно-бумажной промышленности. Как показали исследования, возможна трансформация исходных фенольных соединений в хлорпроизводные, происходящая на стадии обеззараживания питьевой воды.

По рекомендации Всемирной организации здравоохранения страны ЕС и США включили хлорфенолы в число приоритетных загрязнителей питьевой воды. Это связано но не только с их токсичностью, но и с полученными исследованиями ВОЗ данными образования в водопроводной сети диоксинов при наличии в ней молекул хлорфенолов. ПДК диоксинов измеряется не миллиграммами, как для большинства загрязнителей, не микрограммами, как для фенолов и их производных, а пикограммами в Российской Федерации контроль за содержанием в воде хлорфенолов не ведется.

Навозная жижа и моча

При сильном загрязнении воды мочой и навозной жижей в ней оказывается большое количество мочевины. Бактерии в сточных водах под действием ферментов выделяют из мочевины аммиак:

CO2 + 2H2O--уреаза--- H2O + CO2 + 2NH3

Если вода сильно загрязнена мочой животных, например при выпасе скота, аммиак выделяется в такой концентрации, что она может оказаться токсичной для многих живых организмов, приводя их к гибели. При вдыхании аммиака, а также при питье воды, содержащей его, он быстро усваивается организмом. Попадая в кровь, он создает там щелочную среду и растворяет белки, нанося организму непоправимый вред. Нитрифицирующие бактерии, находящиеся в воде в течение длительного времени, могут переводить аммиак в нитраты и далее в нитриты, используемые водными растениями для питания, но для такого окисления в воде должно быть достаточно растворенного кислорода.

Нефть и нефтепродукты

В настоящее время самые распространенные загрязнители гидросферы – нефть и нефтепродукты. В Мировой океан и поверхностные воды суши ежегодно привносится более 15 млн. тонн нефти и нефтепродуктов, а 1т. нефти может покрыть тонкой пленкой акваторию средней площадью 12км3 . Нефть поступает в природную среду различными путями: при бурении нефтескважин, авариях танкеров и на нефтепроводах, промывке танкеров и автоцистерн и т.д. несмотря на большую вязкость, нефть, разлившаяся по земле, проникает в грунтовые воды и перемещается на большие расстояния. Вода становится непригодной для использования при попадании 1л нефти в 1 млн. л воды; 1мл. нефти в 1л. воды вызывает гибель икры и мальков многих рыб.

Гидрофобная нефтяная пленка на открытых водных поверхностях препятствует газообмену между атмосферой и водоемом, и живые организмы, находящиеся под этой пленкой, постепенно задыхаются. Главная угроза нефтяного загрязнения – гибель фитопланктона – первого звена пищевой цепи водных организмов, основного «производителя» атмосферного кислорода. Гибель планктона по пищевым цепям ведет к гибели рыб, а также питающихся ими птиц и других животных. Растворимые в воде компоненты нефти обладают токсическим действием: смерть взрослых водных организмов может наступить спустя несколько часов после контакта с ними уже при содержании всего 10-4-10-2%. Для икринок смертельная доза еще меньше.

21.3. Загрязнение водных ресурсов, методы очистки сточных вод

Со сточными водами, с поверхностным стоком, стоком с сельскохозяйственных угодий, из атмосферы в водоемы поступают различные загрязнения. Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы: механическое – повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений; химическое – наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия; бактериальное и биологическое – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и водорослей; радиоактивное – присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах; тепловое – выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий (рисунок 21.4), крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; обработке и сплаве лесоматериалов; воды шахт, рудников; сбросы водного и железнодорожного транспорта. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появлении неприятных запахов, привкусов; в изменении химического состава воды, появлении в ней опасных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности и откладывании их на дне водоемов.

Рисунок 21.4 – Схема источников загрязнения подземных вод и водоемов:

I – грунтовые воды, II – напорные пресные воды, III – напорные соленые воды,

1 – трубопроводы, 2 – хвостохранилище, 3 – дымовые и газовые выбросы,

4 –подземные захоронения промстоков, 5 – шахтные воды, 6 – терриконы,

10 – водозабор, подтягивающий соленые воды, 11– объекты животноводства,

12 – внесение удобрений и пестицидов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и сбросами производств. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. В стоках производств содержатся нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вещества.

Серьезные последствия у водных организмов возникают при повышенном содержании в воде тяжелых металлов.

Первичными и побочными продуктами промышленности являются стойкие органические загрязнители (СОЗ). СОЗ представляют собой малолетучие химически прочные соединения, которые могут оставаться в окружающей среде в течение длительного времени, не подвергаясь разложению. В связи с очень медленным разрушением СОЗ накапливаются во внешней среде и переносятся на большие расстояния потоками воды, а также воздуха, подвижными организмами. Они накапливаются в высоких концентрациях в воде и основных пищевых продуктах – в частности в рыбе. При этом даже малые концентрации некоторых стойких органических загрязнителей приводят к развитию болезней иммунной и репродуктивной систем, врожденным дефектам, порокам развития, онкологическим заболеваниям. Под воздействием СОЗ имело место резкое снижение численности популяций таких морских млекопитающих, как тюлени, дельфины, белуга. Согласно Стокгольмской конвенции (первое международное соглашение, нацеленное на прекращение производства и использования некоторых наиболее токсичных веществ в мире, вступило в силу 17 мая 2004 г.) к СОЗ отнесено 12 веществ: токсафен, альдрин, диэльдрин, эндрин, мирекс, ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), хлордан, гептахлор, гексахлорбензол (ГХБ), полихлорированные диоксины (ПХДД), полихлорированные фураны (ПХДФ), полихлорированные бифенилы (ПХБ). Из отмеченных веществ первая группа (8) – это устаревшие и запрещенные пестициды. Все они, кроме ДДТ, не только давно запрещены к производству, но и к использованию. ДДТ же до сих пор используют против опасных насекомых, переносчиков возбудителей тяжелых заболеваний, как малярия, клещевой энцефалит. Вторая группа включает промышленные продукты, которые используются в настоящее время. К ним относятся полихлорированные бифенилы. ПХБ устойчивы, токсичны, способны к биоаккумуляции. Они могут накапливаться в жировых тканях животных и человека, существовать там долгое время. ПХБ присутствуют повсеместно и обнаруживаются, даже в тканях животных, обитающих в диких ландшафтах. Гексохлорбензол (также вторая группа) может содержаться в промышленных отходах на промышленных предприятиях деревообрабатывающих заводов, они образуются при сжигании отходов. ГХБ токсичен для водной флоры и фауны, а также для наземных растений и животных, для человека. Третья группа веществ – ПХДД и ПХДФ (их обычно называют диоксины и фураны) обладает чрезвычайно высокой токсичностью и сильнейшим образом воздействует на иммунную систему человека. Их допустимая суточная доза (ДСД) исчисляется пиктограммами – величиной в миллион миллионов раз меньше грамма. Вместе с тем, в последнее время диоксины широко распространились по всему миру и обнаруживаются в тканях людей и животных. В Беларуси после её присоединения к Стокгольмской конвенции проводятся мероприятия по сокращению и ликвидации выбросов стойких органических загрязнителей (данные приведены по работе Е. А. Лобанова и М. В. Коровай «Проблемы обращения со стойкими органическими загрязнителями в Республике Беларусь.– Мн. : УП «Орех», 2005 – 24 с.).

В последнее время большое внимание привлекают такие компоненты, содержащиеся в воде, как аммонийный, нитритный, нитратный азот, которые попадают в водоемы, водотоки разными путями. Обнаружение азота в воде в значительной степени связано с разложением белоксодержащих органических соединений, поступающих в водоемы, водотоки со сточными бытовыми и промышленными водами. Кроме указанного пути возможно поступление азота в водоисточники с атмосферными осадками, поверхностным стоком, при рекреационном использовании водоемов, водотоков. Существенным источником попадания азота в водоемы являются животноводческие комплексы. Большую опасность для водоемов представляет поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий, где используются химические удобрения, так как в их состав часто входит азот. Один из источников поступления его в водоемы – земли, подвергнутые осушительной мелиорации. Все увеличивающееся применение азотных удобрений, загрязнение окружающей среды азотсодержащими промышленными и бытовыми отходами приводит к возрастанию содержания аммонийного, нитритного, нитратного азота в воде, к загрязнению ими воды.

Вместе с тем установлено, что они могут оказывать отрицательное действие на человека, животных. Большая опасность заключается в том, что нитриты и нитраты способны в организме человека частично превращаться в высококанцерогенные (вызывающие раковые заболевания) нитрозосоединения. Последние обладают также мутагенными и эмбриотоксическими свойствами. Нитриты вызывают разрушение витамина А в организме животных, снижают активность пищеварительных ферментов, вызывают расстройство желудочно-кишечного тракта. В доброкачественной воде нитритов не должно быть или могут содержаться только их следы. Очень высокие концентрации нитратов в воде действуют на животных токсически, вызывая поражение нервной системы. При употреблении воды, содержащей 50–100 мг/дм 3 нитратов, повышается уровень метгемоглобина в крови и возникает заболевание метгемоглобинемия. Образовавшийся метгемоглобин не способен переносить кислород, поэтому при значительном его содержании в крови возникает кислородное голодание, когда поступление кислорода к тканям (при снижении его содержания в крови) или способность тканей использовать кислород оказываются ниже, чем их потребность в нем. Вследствие этого в жизненно важных органах развиваются необратимые изменения. Наиболее чувствительны к кислородной недостаточности центральная нервная система, мышца сердца, ткани почек, печени. Степень выраженности метгемоглобинемии при поступлении нитратов во внутреннюю среду организма зависит от возраста и дозы нитратов, от индивидуальных особенностей организмов. Уровень метгемоглобина при одних и тех же дозах нитратов тем выше, чем меньше возраст организма. Установлена и видовая чувствительность к метгемоглобинообразующему действию нитратов. Чувствительность человека к нитратам превышает чувствительность к ним некоторых животных.

В общем, в водоемы поступает большое количество загрязняющих веществ. В перечне основных из них имеется 12 (приводятся по публикации В. Л. Гуревича, В. В. Левковича, Л. М. Скориной, Н. В. Станилевич. «Обзор документов ВОЗ и ЕС по обеспечению качества питьевой воды», 2008):

– органогалогеновые соединения и вещества, которые могут образовывать такие соединения в водной среде;

– фосфорорганические соединения;

– оловоорганические соединения;

– вещества, препараты или продукты распада того, что, как было доказано, имеет канцерогенные или мутагенные свойства, а также свойства, которые через водную среду могут влиять на репродуктивную функцию организма, функции щитовидной железы или другие функции, связанные с эндокринной системой;

– устойчивые углеводороды, устойчивые и биоаккумулируемые органические токсичные вещества;

– цианиды;

– металлы и их соединения;

– мышьяк и его соединения;

– биоциды и продукты защиты растений;

– взвеси;

– вещества, способствующие евтрофированию (в частности, нитраты и фосфаты);

– вещества, неблагоприятно влияющие на кислородный баланс.

Оценка современного состояния качества воды в Беларуси, бассейне Днепра свидетельствует о наличии химического и других видов загрязнения. Так, в реки Белорусского Полесья сбрасываются различные химические ингредиенты, 12 из них отмечаются почти регулярно – взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, фосфаты, азот аммонийный, нитритный и нитратный, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), медь, цинк, никель, хром.

В связи с опасностью, которую представляют загрязняющие вещества, попадающие в окружающую среду, в том числе в водоемы, в разных странах и в Беларуси осуществляется экологическое нормирование. Система нормативно-технического обеспечения включает нормативы ПДК и ПДС (предельно-допустимых сбросов). ПДК (предельно-допустимая концентрация) – это количество вредного вещества в окружающей среде при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени, практически не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у его потомства. Пороговые значения вещества, при которых в организме еще не может произойти никаких необратимых патологических изменений, принимаются в качестве ПДК. Значение ПДК устанавливается органами здравоохранения. Имеются ПДК для многих вредных, опасных веществ. Применительно к таким веществам верхний предел не должен превышаться, ни при каких условиях. Основным средством для соблюдения ПДК является установление ПДВ (предельно-допустимых выбросов). Они являются научно-техническим нормативом, установленным для каждого источника загрязнения, исходя из условия, что сбросы загрязняющих веществ не создадут концентраций, превышающих установленные нормативы.

На территории Республики Беларусь действуют санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы, отраженные в ряде документов:

1 Сборник гигиенических нормативов по разделу коммунальной гигиены. Республиканские санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы. Министерство здравоохранения Республики Беларусь. – Мн., 2004. – 96 с.

2 13.060.10 Вода естественных источников. СанПин 2.1.2.12–33–2005. Гигиенические требования к охране поверхностных вод от загрязнения.

3 13.060.20 Питьевая вода. СанПин. Гигиенические требования к питьевой воде, расфасованной в емкости (Постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 29.06.2007 № 59).

4 СанПин 2.1.4.12–23–2006. Санитарная охрана и гигиенические требования к качеству воды источников централизованного питьевого водоснабжения населения (Постановление Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 22.11.2006 № 141).

5 13.060.50 Исследования воды для определения содержания химических веществ. ГН 2.1.5.10–20–2003. Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

6 ГН 2.1.5.10–21–2003. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

7 СП 2.1.4.12–3–2005. Санитарные правила для хозяйственно-питьевых водопроводов.

Приведенный перечень документов отражен в Каталоге СанПин по состоянию на 01.05. 2008 г. (НП РУП «Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации – БелГИСС, Минск, 2008).

Значения ПДК 16 показателей, принятых в странах Днепровского бассейна (РБ, РФ, Украина), ЕС, США, ВОЗ приводятся в книге «Трансграничный диагностический анализ бассейна реки Днепр. Программа экологического оздоровления бассейна реки Днепр. – Мн., 2003. – 217 с.».

ПДК некоторых показателей, имеющихся в указанной работе, для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения следующие: рН – 6–9 (РБ и РФ), 6,5–8,5 (Украина), кислород, мг/дм 3 (концентрация других показателей приводится в таких же единицах) – 4 (РБ, РФ, Украина), БПК 5 (БПК – биохимическое потребление кислорода, выражается концентрацией кислорода в мг/дм 3 , БПК 5 – утрата кислорода в 5-и суточной пробе, дает представление о количестве растворенных и взвешенных веществ в воде) – 6,0 (РБ), 2,0–4,0 (РФ), 4,0 (Украина), аммонийный азот-N – 1,0 (РБ), 2,0 (РФ, Украина), нитритный азот-N – 0,99 (РБ), 0,91 (РФ) и 1,0 (Украина), нитратный азот-N – 10,2 (РБ, РФ, Украина), РО 4 -Р – 0,2 (РБ), 1,14 (РФ, Украина), нефтепродукты – 0,3 (РБ, РФ, Украина), фенолы – 0,001 (РБ, РФ, Украина), СПАВ – 0,5 (РБ, РФ). Нормы для источников питьевого водоснабжения: рН – 6,5–8,5 (ЕС), аммонийный азот-N – 0,39 (ЕС), 1.5 (ВОЗ), нитритный азот-N – 0,91 (ВОЗ), нитратный азот-N – 11,3 (ЕС, ВОЗ), РО 4 -Р – 0,15 (ЕС).

В водоемах и водотоках происходит естественный процесс самоочищения воды. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, водоемы и водотоки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век, в связи с резким увеличением количества отходов, происходит нарушение процессов самоочищения. Возникает необходимость обезвреживать и очищать сточные воды.

Очистка сточных вод – это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения – сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Схема очистки сточных вод дана на рисунке 21.5.

Рисунок 21.5 – Блок-схема очистных сооружений канализации

(по А. С. Степановских, 2003)

1 – сточная жидкость; 2 – узел механической очистки; 3 – узел биологической очистки; 4 – узел дезинфекции; 5 – узел обработки осадка; 6 – очищенная вода;

7 – обработанный осадок. Сплошной линией показано движение жидкости, пунктиром – движение осадка

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Индекс загрязнения воды. Вычисление ИЗВ основывается на расчете среднегодовых концентраций шести ингредиентов, два из которых являются обязательными: растворенный кислород и БПК 5 , остальные четыре выбираются исходя из приоритетности превышения ПДК.

, (38)

где С i – концентрация i -го показателя в воде, мг/дм 3 ;

ПДК i – предельно допустимая по i -му показателю, мг/дм 3 .

Класс качества и степень загрязнения воды определяются из таблицы 21.3.

Таблица 21.3 – Классификация качества поверхностных вод по величине ИЗВ

Основные загрязнители сточных вод в промышленности – это фенолы, сульфаты, нитраты и соединения железа. Неочищенные стоки являются источником токсичных для человека и животных элементов (солей тяжелых металлов, болезнетворных бактерий и микроорганизмов).

Атмосферные осадки и воды, сбрасываемые с территорий промышленных предприятий и населенных пунктов через систему канализации или самотеком, называются сточными. Промышленные стоки содержат вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоема, изменяющие органолептические показатели воды и содержащие токсичные для человека и животных вещества. В чем отличие ливневых, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод? И как впоследствии используется фильтрат производственных стоков?

Виды сточных вод промышленных предприятий

Сточные воды промышленных предприятий по содержанию химических компонентов, реакции среды и источнику можно разделить на несколько групп. В зависимости от типа и характера стоков подбирают и систему очистки продуктов переработанного жидкого сырья промышленных производств.

По реакции среды сточные воды подразделяются на:

Неагрессивные (рН 6,5-8);

Слабощелочные (рН 8-9);

Слабокислые (рН 6-6,5);

Сильнощелочные (рН больше 9);

Сильнокислые (рН меньше 6).

В составе всех стоков можно выделить две основные группы загрязнителей - консервативные (не поддающиеся биологическому разложению) и неконсервативные (легко разлагающиеся в процессе самоочищения водоема).

Основные загрязнители

В состав производственных сточных вод могут входить нефтепродукты, тяжелые металлы, частицы грунта, руды, грибки, бактерии, дрожжи и органические вещества. В водоемах чаще всего встречаются фенолы, соединения цинка, меди, аммонийный и нитратный азот, анилин, ксантогенат калия, метилмеркаптан, лигнин и др. В зависимости от источника образования стоков можно с большой долей вероятности предположить характер загрязнения стоков (Таблица 1).

Таблица 1. Типы загрязнителей

После соответствующей очистки стоки можно использовать в качестве технологической воды или продуктов, поступающих на рецикл. Одним из наиболее перспективных методов утилизации производственных сточных вод, обогащенных азотом, калием или фосфором, является применение отработанных производственных продуктов для орошения сельскохозяйственных угодий и пастбищ.

Используемые источники:

1. Попов А. М., Румянцев И. С. Природоохранные сооружения.

2. Соколова В.Н. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков.

Сточные воды - это пресные воды, изменившие после использования в бытовой и производственной деятельности человека свои физико-химические свойства. К сточным водам относятся так же воды атмосферных осадков, воду от поливки улиц, мытья машин и автотранспорта. Загрязнения, содержащиеся в сточных водах, различны по своему химическому составу и физическому состоянию.

Классификация загрязнений сточных вод

По своему составу загрязнения сточных вод подразделяются на: органические, минеральные и биологические. Органические загрязнения - это примеси животного и растительного происхождения. Минеральные загрязнения - это кварцевый песок, глина, щелочи, минеральные кислоты и их соли, минеральные масла. Биологические загрязнения - это различные микроорганизмы: дрожжевые и плесневелые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе болезнетворные - возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии и др. Все примеси независимо от их происхождения подразделяются на 4 группы в зависимости от размеров частиц:

К первой группе относят нерастворимые в воде грубодисперсные примеси. Это могут быть примеси органической или неорганической природы. К этой группе относят микроорганизмы (простейшие, водоросли, грибы), бактерии и яйца гельмитов. При определенных условиях эти примеси могут выпадать в осадок или всплывать. Значительная часть этих примесей может быть выделена в результате осаждения.

Вторую группу примесей составляют вещества коллоидной степени дисперсии с размером частиц менее 10 -6 см. Гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси образуют с водой системы с особыми молекулярно-кинетическими свойствами. К этой группе относят высокомолекулярные соединения. В зависимости от физических условий, примеси этой группы способны изменять свое агрегатное состояние. Малый размер частиц затрудняет их осаждение. При разрушении устойчивости примеси выпадают в осадок.

К третьей группе относят примеси с размером частиц менее 10 -7 см. Они имеют молекулярную степень дисперсии. При их взаимодействии с водой образуются растворы. Для очистки сточных вод данной группы применяют биологические и физико-химические методы.

Примеси четвертой группы имеют размер частиц менее 10 -8 см. Они имеют ионную степень дисперсии. Это растворы кислот, солей и оснований. Некоторые из них удаляются из воды при биологической очистке. Для снижения концентрации солей используются также физико-химические методы очистки: ионный обмен, электродиализ и т.д.

Общие данные.

Сточные воды - загрязнённые бытовыми отбросами и производственными отходами и удаляемые с территорий населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. К сточным относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов. Содержащиеся в сточных водах органические вещества, попадая в значительных количествах в водоёмы или скапливаясь в почве, могут быстро загнивать и ухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространению различных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и др. населённых мест.

Классификация и состав сточных вод в зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик загрязнений (примесей), сточные воды подразделяются на 3 основных категории:

бытовые (хозяйственно-фекальные),

производственные (промышленные),

атмосферные.

К бытовым сточным водам относят воды, удаляемые из туалетных комнат, ванн, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц. Они загрязнены в основном физиологическими отбросами и хозяйственно-бытовыми отходами. Производственными сточными водами являются воды, использованные в различных технологических процессах (например, для промывки сырья и готовой продукции, охлаждения тепловых агрегатов и т.п.), а также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых.

Производственные сточные воды ряда отраслей промышленности загрязнены главным образом отходами производства, в которых могут находиться ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, соединения мышьяка, анилин, соли меди, свинца, ртути и др.), а также вещества, содержащие радиоактивные элементы; некоторые отходы представляют определенную ценность (как вторичное сырьё). В зависимости от количества примесей производственные сточные воды. подразделяют на:

загрязнённые, подвергаемые перед выпуском в водоём (или перед повторным использованием) предварительной очистке,

условно чистые (слабо загрязнённые), выпускаемые в водоём (или вторично используемые в производстве) без обработки.

Атмосферные сточные воды - дождевые и талые (образующиеся в результате таяния льда и снега) воды. По качественным характеристикам загрязнений к этой категории относят также воды от поливки улиц и зелёных насаждений. Атмосферные сточные воды, содержащие преимущественно минеральные загрязнения, менее опасны в санитарном отношении, чем бытовые и производственные сточные воды.

Степень загрязнённости С. в. оценивается концентрацией примесей, т. е. их массой в единице объёма (в мг/л или г/м.3).

Состав бытовых С. в. более или менее однообразен; концентрация загрязнений в них зависит от количества расходуемой (на одного жителя) водопроводной воды, т. е. от нормы водопотребления. Загрязнения бытовых С. в. обычно подразделяют на:

нерастворимые, образующие крупные взвеси (в которых размеры частиц превышают 0,1 мм),

суспензии, эмульсии и пены (в которых размеры частиц составляют от 0,1 мм до 0,1 мкм),

коллоидные (с частицами размером от 0,1 мкм до 1 нм), растворимые (в виде молекулярно-дисперсных частиц размером менее 1 нм).

Различают загрязнения бытовых сточных вод:

минеральные,

органические,

биологические.

К минеральным загрязнениям относятся песок, частицы шлака, глинистые частицы, растворы минеральных солей, кислот, щелочей и многие др. вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей, бумага, растительные масла и пр. Основной химический элемент растительных загрязнений - углерод. Загрязнениями животного происхождения являются физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.

К биологическим загрязнениям относятся различные микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, бактерии, в том числе болезнетворные (возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др.). Этот вид загрязнений свойствен не только бытовым сточным водам, но и некоторым видам производственных сточных вод, образующимся, например, на мясокомбинатах, бойнях, кожевенных заводах, биофабриках и т.п. По своему химическому составу они являются органическими загрязнениями, но их выделяют в отдельную группу ввиду санитарной опасности, создаваемой ими при попадании в водоёмы.

В бытовых сточных водах минеральных веществ содержится около 42% (от общего количества загрязнений), органических - около 58%; осаждающиеся взвешенные вещества составляют 20%, суспензии - 20%, коллоиды - 10%, растворимые вещества - 50%. Количество бытовых сточных вод зависит в основном от нормы водоотведения, которая, в свою очередь, определяется степенью благоустройства зданий.

Состав и степень загрязнённости производственных сточных вод весьма разнообразны и зависят главным образом от характера производства и условий использования воды в технологических процессах.

Количество атмосферных вод меняется в значительных пределах в зависимости от климатических условий, рельефа местности, характера застройки городов, вида покрытия дорог и др.

Нормы ПДК загрязняющих веществ в сточных водах, сбрасываемых в городах в канализацию.

Способы и методы определения содержания загрязняющих веществ в сточных водах:

Биохимическое потребление кислорода - измеряется прибором БПК - тестер.

Взвешенные вещества - определяется фильтрованием через мембранный фильтр. Стеклянный, кварцевый или фарфоровый, бумажный не рекомендуются из-за гигроскопичности.

Азот аммонийных солей - метод основан на взаимодействии иона аммония с реактивом Несслера, в результате образуются йодистый меркур - аммоний желтого цвета:

NH 3 +2 (HgI 2 + 2 K) + 3 OH=3 HgI 2 + 7 KI + 3 H 2 O.

Сульфаты - метод основан на взаимодействии сульфат-оинов с хлоридом бария, в результате чего образуется нерастворимый осадок, который потом взвешивается.

Нитраты - метод основан на взаимодействии нитратов с сульфасалициловой кислотой с образованием при рН = 9,5-10,5 комплексного соединения желтого цвета. Измерения проводят при 440 нм.

Нефтепродукты определяются весовым методом, предварительно обрабатывая исследуемую воду хлороформом.

Хром - метод основан на взаимодействии хромат-ионов с дифенилкарбазидом. В результате реакции образуется соединение фиолетового цвета. Измерения проводят при λ=540 нм.

Медь - метод основан на взаимодействии ионов Cu 2+ с диэтилдитиокарбонатом натрия в слабоаммиачном растворе с образованием диэтилдитиокарбонатом меди, окрашенного в желто-коричневый цвет.

Никель - метод основан на образовании комплексного соединения ионов никеля с диметилглиоксином, окрашенного в коричневато-красный цвет. Измерения проводят при λ=440 нм.

Цинк - метод основан (при рН = 7.0 - 7.3) на соединении цинка с сульфарсазеном, окрашенного в желто-оранжевый цвет. Измерения проводят при λ = 490 нм.

Свинец - метод основан на соединении свинца с сульфарсазеном, окрашенного в желто-оранжевый цвет. Измерения проводят при λ=490 нм.

Фосфор - метод основан на взаимодействии молибденовокислого аммония с фосфатами. В качестве индикатора применяется раствор двухлористого олова. Измерения проводят на КФК - 2 при λ=690-720 нм.

Нитриты - метод основан на взаимодействии нитритов с реактивом Грисса с образованием комплексного соединения желтого цвета. Измерения проводят при λ=440 нм.

Железо - метод основан сульфасалициловая кислота или ее соли (натриевая) образуют комплексные соединения с солями железа, причем в слабокислой среде сульфасалициловая кислота реагирует только с солями Fe +3 (окрашивание красное), а слабощелочной - с солями Fe +3 и Fe +2 (желтое окрашивание).Загрязнение Мирового океана. Очистка сточных вод Конспект урока >> Экология

Элемент глобальной системы жизнеобеспечения. Однако загрязнение сточными водами промышленных предприятий, городов, прибрежных туристических... устраняется более 90% загрязнений органическими веществами. Бытовые сточные воды могут содержать патогенные...

1. Сточные воды (2)

   Курсовая работа >> Экология

   В соответствии с правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами ); Загрязняющие вещества Возможная концентрация в бытовых... , а также объектах,. Подверженных сильному загрязнению сточными водами предприятий, хозбытовыми стоками, а также...

2. Сточные воды и их краткая характеристика

   Реферат >> Экология

   Предельно допустимые. Различная степень загрязнения сточных вод и природа их образования... Возможность сокращения объемов загрязненных сточных вод за счет устройства... охраны водных источников от загрязнения сточными водами являются разработка и внедрение...

3. Сточные воды . Способы обезвреживания и очистки сточных вод

   Реферат >> Экология

   В лакокрасочной и некоторых других областях промышленности. Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона...