Очистка сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Природа подарила нам огромное разнообразие различных форм и объектов, которые нас окружают. Ведь всё вокруг нас уникально! Животные и растения, горы и реки - всё нас окружающее состоит из различных сложнейших и разнообразных элементов. И одним из этих элементов является вода. Вода это источник жизни и среда обитания для всех живых организмов на Земле. Около 71% поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды) -- 361,13 млн км². На Земле примерно 96,5% воды приходится на океаны, 1,7% мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7% -- ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть находится в реках, озёрах и болотах, и 0,001% в облаках (образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды)^[7][8]. Бомльшая часть земной воды -- солёная, непригодная для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5%, причём 98,8% этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3% всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003%) находится в живых организмах.

Однако в XXI веке серьёзной проблемой стало загрязнение окружающей среды. Проблема, которая, к сожалению, в наше время остро и негативно влияет на природу и человека. Загрязнение окружающей среды, в том числе источников водоснабжения, представляет собой реальный угрожающий фактор. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), от использования недоброкачественной питьевой воды ежегодно в мире страдает каждый десятый житель планеты. До 50% речного стока мира ежегодно подвергается антропогенному воздействию, в том числе и в результате сброса 420 миллиардов тонн сточных вод. Высокая загрязненность водоисточников и неэффективные технологии водоподготовки - основные причины неудовлетворительного качества питьевой воды. Из всего объема сточных вод, поступающих через коммунальные сети в поверхностные водные объекты, более 90% сбрасываются загрязненными. Основными источниками загрязнения водных объектов являются сточные воды и воды, сбрасываемые различными промышленными предприятиями. Такие воды необходимо тщательно очищать.

сточный вода очистка сток водоснабжение



1. СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязнённые при этом примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории производственных объектов и населённых пунктов в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц. Как правило, сточные воды с территории производственных объектов и населённых пунктов удаляются системами канализации.

Сточные воды загрязнены примесями органического и минерального происхождения, которые находятся в них в растворённом, коллоидном виде или в виде взвешенных нерастворимых веществ. Степень загрязнённости сточных вод оценивается концентрацией, т. е. массой примесей в единице объёма (мг/л или г/м³). Количественные и качественные составы минеральных, органических и биологических загрязнений сточных вод разнообразны и зависят в основном от характера и технологии производства, а также от условий использования воды. В производственных сточных водах могут присутствовать и ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, анилин, сероуглерод, соли меди, свинца, ртути, мышьяка, хрома и др.).

В зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик загрязнений (примесей) сточные воды подразделяются на 3 основные категории: производственные, атмосферные и бытовые (хозяйственно-фекальные).

К производственным сточным водам относятся воды, использованные в технологическом процессе и подлежащие удалению с территории предприятия.

Атмосферные сточные воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков, подразделяют на дождевые и талые (таяние снега и льда). Отличительная особенность атмосферных сточных вод -- их эпизодичность и резкая неравномерность в течение года. Атмосферные сточные воды содержат обычно гораздо меньше загрязнений, чем производственные и бытовые.

К бытовым сточным водам относятся воды, удаляемые из санузлов, кухонь, столовых, больниц, а также хозяйственные воды, образующиеся при мытье помещений. По природе загрязнений они могут быть фекальные, загрязнённые в основном физиологическими отбросами, и хозяйственные, загрязнённые хозяйственными отходами. Бытовые сточные воды, кроме органических и минеральных примесей, содержат биологические загрязнения, состоящие из различных микроорганизмов, в т.ч. болезнетворных, а поэтому они потенциально опасны. (1)



2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Комплекс мероприятий по удалению загрязнений, содержащихся в бытовых и промышленных сточных водах перед выпуском их в водоёмы. Очистка сточных вод осуществляется на специальных очистных сооружениях.

Процесс очистки делится на 4 этапа:

· механический

· биологический

· физико-химический

· дезинфекция сточных вод.

Механический этап

Производится предварительная очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей.

Сооружения для механической очистки сточных вод:

ь решётки (или УФС -- устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;

ь песколовки;

ь первичные отстойники;

ь мембранные элементы;

ь септики.

Для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения применяются решётки и для более полного выделения грубодисперсных примесей -- сита. Максимальная ширина прозоров решётки составляет 16 мм. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов.

Затем стоки проходят через песколовки, где происходит осаждение мелких частиц (песок, шлак, битого стекла т. п.) под действием силы тяжести, и жироловки, в которых происходит удаление с поверхности воды гидрофобных веществ путём флотации. Песок из песколовок обычно складируется или используется в дорожных работах.

В последнее время мембранная технология становится перспективным способом при очистке сточных вод. Эта технология применяется в комплексе с традиционными способами, для более глубокой очистки стоков и возврата их в производственный цикл.

Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ. Снижение БПК составляет 20-40%.

В результате механической очистки удаляется до 60-70% минеральных загрязнений, а БПК5 снижается на 30%. Кроме того, механическая стадия очистки важна для создания равномерного движения сточных вод (усреднения) и позволяет избежать колебаний объёма стоков на биологическом этапе.

Биологический этап

Биологическая очистка предполагает деградацию органической составляющей сточных вод микроорганизмами (бактериями и простейшими).

На данном этапе происходит минерализация сточных вод, удаление органического азота и фосфора, главной целью является снижение БПК.

Могут использоваться как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы.

С технической точки зрения различают несколько вариантов биологической очистки. На данный момент основными являются активный ил (аэротенки), биофильтры и метантенки (анаэробное брожение).

Первичные отстойники, куда на этом этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные резервуары глубиной пять метров и диаметром 40 и 54 метра. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более легкие, чем вода, загрязнения в бункер.

Также в биологической очистке, после первичных отстойников и аэротенков существует вторая линия радиальных отстойников. Во вторичных отстойниках находятся илососы. Они предназначены для удаления активного ила со дна вторичных отстойников очистных сооружений промышленных и хозяйственных стоков.

Физико-химический этап

Данные методы используют для очистки от растворённых примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются:

ь флотация;

ь сорбция;

ь центрифугирование;

ь ионообменная и электрохимическая очистка;

ь гиперфильтрация;

ь нейтрализация;

ь экстракция;

ь эвапорация;

ь выпаривание, испарение и кристаллизация.

Важным этапом при очистке сточных вод является механическое обезвоживание осадка. На данный момент существует несколько технологий обезвоживания -- с помощью камерных фильтр-прессов, с помощью ленточных прессов и с помощью центрифуг (декантеров). Каждая технология имеет свои плюсы и минусы (занимаемая площадь, энергопотребление, стоимость и т. п.). При обезвоживании обычно используют реагент (флокулянт) для увеличения эффективности обезвоживания. В настоящее время широкое применение получает использование центрифуг для обезвоживания. Качество разделения жидкой и твердой фракции самое высокое из вышеупомянутых технологий.

Дезинфекция сточных вод

Для окончательного обеззараживания сточных вод предназначенных для сброса на рельеф местности или в водоем применяют установки ультрафиолетового облучения.

Для обеззараживания биологически очищенных сточных вод, наряду с ультрафиолетовым облучением, которое используется, как правило, на очистных сооружениях крупных городов, применяется также обработка хлором в течение 30 минут.

Хлор уже давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически на всех очистных сооружениях в городах России. Поскольку хлор довольно токсичен и представляет опасность, очистные предприятия многих городов России уже активно рассматривают другие реагенты для обеззараживания сточных вод, такие как гипохлорит, дезавид (сам реагент и его компоненты не входят в список разрешённых к применению в целях обеззараживания. В ЕС основной компонент запрещен с 09.02.2010) и озонирование.

Мобильные устройства водоочистки[править | править вики-текст]

Наряду со стационарными станциями очистки сточных вод в случаях, когда имеется потребность в очистке небольших их объёмах или не постоянно, применяются мобильные станции водоочистки. Как правило, они состоят из барботёра, угольного фильтра, ёмкости обеззараживания и циркуляционного насоса.

Термическая утилизация

В ряде случаев механическая и химреагентная очистка не даёт необходимых результатов. Альтернативой является термическая утилизация технологических сточных вод путём их сжигания в печах, горелках и различного рода установках. За рубежом наибольшее распространение получили печи термического разложения (более совершенные, но дорогостоящие). В России широко используется огневой метод -- универсальный, надежный и недорогой.

Суть его заключается в том, что технологические стоки в распыленном мелкодисперсном состоянии впрыскиваются в факел, образуемый при сжигании газообразного или жидкого топлива. При этом происходит испарение воды, а вредные примеси разлагаются (сгорают) до составляющих (СО₂ и Н₂О). (2)

Содержащиеся в сточных водах вещества, попадая в значительных количествах в водоёмы, ухудшают их санитарное состояние и гидробиологический режим. Поэтому перед выпуском в водоёмы должна осуществляться обязательная очистка сточных вод (см. Очистка вод). Одним из способов обезвреживания сточных вод, широко используемым в горнодобывающих отраслях промышленности, является закачка их в глубокие подземные горизонты. Для ряда категорий сточных вод, содержащих биогенные элементы и некоторые органические компоненты, перспективно использование их для орошения сельскохозяйственных земель.

Очистка производственных сточных вод до нормативной концентрации загрязнений перед сбросом требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Поэтому одним из основных направлений рационального водопользования является повторное использование производственных сточных вод за счёт создания оборотных систем водоснабжения и замкнутых (частично или полностью) систем водоснабжения и канализации, при которых исключается или значительно сокращается сброс сточных вод в водоёмы. В замкнутых системах требования к качеству очистки производственных сточных вод от загрязнений, как правило, намного ниже, чем при сбросе в водоём, что позволяет сократить расходы на их обезвреживание

Очистка бытовых сточных вод требует значительных капитальных затрат. В зарубежной практике накоплен многолетний опыт использования городских сточных вод на промышленных предприятиях, в т.ч. на тепловых и атомных электростанциях. Применение такого надёжного источника водоснабжения высвобождает техническую пресную воду для нужд народного хозяйства и решает проблему по защите водоёмов от загрязнения сточных вод. (1)



3. СБРОС СТОЧНЫХ ВОД

Все предприятия могут сбрасывать сточные воды в канализационные системы, либо в водоёмы, только при наличии соответственного разрешения. Оно выдаётся органами местного управления по месту расположения предприятия. Также необходимо заключить договор с Водоканалом на приём сточных вод.

Контроль по сбросу

Обязателен контроль со стороны организации, которая и осуществляет водоотведение. Прежде всего, проверяется состав на загрязняющие вещества, а также различные микроорганизмы. Идёт сверка с данными декларации, которую предоставляет каждое предприятие по наличию вредных веществ.

Работа по контролю включает в себя несколько пунктов:

· Отбор на предприятии стоков.

· Проведение анализа.

Все плановые работы по контролю (отбору) стоков проводится не чаще 1 раза в три месяца, но не реже 1 раза в год. Но в некоторых случаях может проводиться внеплановая проверка, если обнаружены:

· Несоответствия с данными внесёнными в декларацию о составе и содержанию, а также выявлены запрещённые вещества.

· Возникновение аварии, нарушения всей системы водоотведения.

· Если выявлены нарушения при сбросе, в том числе без применения очистительных систем.

· Если в ходе проверок были обнаружены нарушения, которые было предписано устранить.

Если стоки предприятий имеют специфические загрязнения, то их сброс ограничивается следующими требованиями: они не должны пагубно влиять на работу сетей, а также на материал труб (не откладываться на стенках) и всех очистительных сооружений.

В составе должно быть не более 500 мг/л взвешенных и всплывающих веществ. Температура не должна быть выше 40 градусов, а РН должен быть нейтральным 6,5 и не превышать 9.

Ни в коем случае не должны сбрасываться воды, имеющие в составе вещества, которые могут образовывать взрывоопасные смеси, ядовитые газы, а также вредные примеси, мешающие биологической очистке стоков. Если стоки имеют вредные вещества, то они предварительно в обязательном порядке должны очищаться.

3.1 Сброс сточных вод на рельеф

Если вблизи организации или предприятия нет никаких водоёмов, то остаётся сбрасывать сточные воды на рельеф. Они должны быть очищенными, сброс неочищенных стоков на рельеф запрещён. Нужно получить соответствующее разрешение, проводить обязательное обеззараживание. В данном случае необходимо с органами местного управления и Роспотребнадзором согласовать точку, куда будет производиться выброс, вне зависимости от того, насколько будут очищены стоки. После очищения вода должна соответствовать ГОСТу. Допустимые нормы и качество стоков в данном случае, приравниваются к нормам сброса в водоёмы.

Для того чтобы узнать объём сбросов на рельеф, нужно провести следующие мероприятия:

· Обязательный приезд специалистов на место.

· Взятие проб.

· Их консервация.

· Правильное оформление документов.

· Проведение анализа взятых проб.

· Выдача документа, в котором подробно будет описан количественные показатели всех химических веществ.

· Определение объёма производимых сбросов.

3.2 Сброс сточных вод в водоём

Допустим при условии соблюдение всех гигиенических требований. Обязательно получение разрешения, проведение контрольных заборов на качество воды, а также сбрасываемых объёмов. Предъявляемые требования будут напрямую зависеть от водоёма и его использования. Запрещается любой сброс на территории хозяйств бытового водоснабжения, а также рыбоохранной зоны, заповедных зон и т.д.

Существуют запреты по сбросу воды, которая:

· Может быть использовано повторно, после соответствующей очистки, либо для других городских нужд.

· Содержат бактерии вирусных и бактериальных, паразитарных заболеваний.

· Содержат вещества, которые не имеют норм по допустимой концентрации.

· Имеет в своём составе недопустимые чрезмерно опасные вещества.

3.3 Виды выпуска

Для того чтобы спустить уже очищенную воду в водоёмы применяют несколько выпусков: береговые и русловые. Береговые также можно разделить на две группы: затопленные и незатопленные. Для затопленных выпусков делают специальные колодцы, которые имеют выход в водоём. Соответственно незатопленные выпуски это сооружения, которые соединяют потоки под определённым углом.

Русловые выпуски обычно находятся на некотором расстоянии от береговой зоны. Их также можно подразделить: сосредоточенные и рассеивающие, а также эжекторные. На выбор метода влияет:

· Требования санитарных служб.

· Необходимостью разбавления стоков.

· От уровня воды в колодце.

· От уровня воды самого водоёма.

Сосредоточенные выпуски необходимы в основном для разбавления основного стока воды (подача воды из водоёма насосами), либо по следованию основного потока будет подаваться вода до определённой отметки, где уровень загрязняющих веществ будет соответствовать нормам.

Если необходимо произвести сброс в реку, необходимо применить рассеивающий выпуск. При плотности воды в стоке большей, чем в водоёме, необходимо применить высоконапорные распределители.

Глубоководный вид выпуска может обеспечить сброс большого объёма. Он позволит отнести точку выброса далеко от берега. (3)



4. СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЙ ПРЕДПРИЯТИЙ

На промышленном предприятии создают системы водоснабжения: прямоточные, обратные, с повторным использованием воды.

4.1 Прямоточная система водоснабжения

Схема прямоточной система водоснабжения.

1 - источник; 2 - водозаборное сооружение; 3.1 - насосная станция первого подъема; 3.2 - насосная станция второго подъема; 4.1 - очистные сооружения природной воды; 4.2 - очистные сооружения сточных вод ПП; 5 - резервуар чистой воды; 6 - водоводы; 7 - напорная регулирующая емкость (водонапорная башня); 8 - водонапорная сеть ПП; 9.1-9.4 - потребители воды на предприятии; 10 - сеть для продувок и сброса отработанной воды; 11 - транспортная сеть к устройствам охлаждения и очистки; 12 - устройства охлаждения технической воды; 13 - линия сбросных вод ПП; 14 - ливневая канализация.



4.2 Оборотная система водоснабжения

Схема оборотного водоснабжения промышленного предприятия.

А - агрегат; НС - насосная станция; ОС - очистные сооружения; ОХЛ - охладители; СТ - самотечные трубопроводы; НТ - напорные трубопроводы; СВ - трубопровод «свежей» воды.

4.3 Система водоснабжения с повторным использованием воды

Схема системы водоснабжения с повторным использованием воды.

1-речной водозабор; 2-насосная станция 1-го подъема; 3-станция водоочистки; 4-насосная станция 2-го подъема; 5-подающий трубопровод; 6-промпредприятие; 7-трубопровод отработанной воды; 8-станция очистки сточных вод; 9-сброс воды в реку.

4.4 Возвратные воды Казахстана

В настоящее время объем возвратных вод на территории Республики Казахстан составляет 9км³.

Около 2км³ возвращается в водные источники, остальной сток рассеивается по территории, частично используется на обводнении пастбищ или направляется на поддержку экосистемы.

Основные количества возвратных вод поступает в реки бассейна Сырдарья(41%), Иртыш(34%), Или(8%), Нура(11%).

Проблема возвратных вод и созданных на их основе водоемов должна рассматриваться в комплексе и решения следует принять как на региональном, так и национальном уровне. В частности, рекомендации, содержащиеся в национальных диагностических докладах, предусматривают:

· улучшение системы контроля за динамикой возвратных вод, уточнение бассейновых водных балансов с учетом влияния этих вод;

· разработку методики прогноза объемов и качества возвратных вод;

· разработку принципов распределения возвратных вод по трем направлениям использования: сброс в реку, использование на месте формирования и создание водоемов на их базе;

· выработку принципов и методик лимитирования сбросов возвратных вод в реку, в зависимости от водности реки и состава загрязнителей;

· разработку оптимальных моделей состояния водоемов с целью установления экологически устойчивых режимов их управления при обеспечении соответствующих экологических требований;

· подготовку нормативов по использованию минерализованных возвратных вод на орошение и промывки орошаемых земель. (4)



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Качество жизни человека определяется, в числе прочих, такими категориями, как пища, тепло и холод, чистые воздух и вода, электрическая энергия, объем отходов жизнедеятельности. При этом роль воды как жизнеобеспечивающего фактора не ограничивается только хозяйственно-питьевым использованием. Можно уверенно сказать, что вода (особо чистая, техническая, минеральная, термальная, сточная и т.д.) участвует во всех производственных циклах, а значит, прямо или косвенно влияет на все категории, определяющие качество жизни. (5) Именно поэтому необходимо рациональное использование, качественная очистка, а также охрана и защита воды, природных водоёмов и других источников водопотребления.

Еще никому не удавалось найти более удачный вариант, чем есть в природе (Л. Гумилев).



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. http://www.mining-enc.ru (1)

2. https://ru.wikipedia.org (2)

3. http://vododelo.ru (3)

4. Конспект лекций по предмету «Управление водными ресурсами» (4)

5. http://ecodelo.org (5)

Размещено на Allbest.ru

...