Любая деятельность любой системы, направленная на поддержание организованности внутри нее, вызывает снижение организованности вне системы. Системы существуют за счет экспорта энтропии вовне. Для неравновесной динамической системы, каковыми являются все биологические системы, существовать, не нарушая ничего в мире, невозможно. Это относится и к любому живому организму, и к надорганизменному образованию, и к человеческому обществу. Необходимо различать нарушения окружающей среды, производимые человеком как биологическим объектом, и нарушения окружающей среды, производимые человеком, как частью созданной им техносферы (Петров, 1998).

Прежде чем говорить о загрязнении, следует определиться с тем, что мы будем понимать под этим словом. Интуитивно каждый понимает - что такое загрязнение, но когда речь заходит о том, чтобы дать четкое его определение, мы сталкиваемся с множеством формулировок. Несколько примеров:

Наиболее приемлемым остается, все-таки, давно известное человечеству понимание того, что «загрязнение - все то, что не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из состояния равновесия, отличается от обычно наблюдаемой нормы и/или желательного для человека» (Реймерс, 1998).

Исследователями разрабоано множество классификаций загрязнений. Среди них следует ометить:

По объектам: загрязнение вод (поверхностных и подземных), загрязнение атмосферы, загрязнение почв, загрязнение космического пространства и т. п.

По масштабам: локальное, региональное, глобальное.

По природе действующих факторов: физическое, химическое, биологическое.

Большинство загрязнителей - химические вещества, возникающие в качестве побочных продуктов или отходов добычи, переработки и использовании ресурсов. Имея в виду то, что предметом изучения данного курса является именно «Химия окружающей среды», в первую очередь и наиболее подробно остановимся на химических загрязнениях, которые наиболее влияю на качество природных вод и экосистем одотоков и водоемов.

В настоящее время в повседневном использовании в мире применяется около 80 000 синтетических веществ. В ходе промышленного и сельскохозяйственного производства образуется порядка 100 000 веществ. Так или иначе, все эти вещества попадают в окружающую среду. Для того чтобы можно было охватить все многообразие загрязняющих химических агентов в среде, нам необходима классификация (рис. 4.3.).

Загрязнители чрезвычайно разнообразны и, по самому определению, один источник загрязнения может давать большое число загрязнителей. Можно различать несколько разных типов загрязнителей, хотя это деление достаточно условно и многие загрязнители могут быть отнесены к нескольким типам. Можно классифицировать загрязняющие вещества по их поведению в окружающей среде.

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Рис. 4.3. Классификация загрязнений по природе действующего агента (по В.И. Коробкину)

Разложимые биологически вещества - те, которые подвергаются атаке микроорганизмов, ведущей к их деградации и полному удалению. Обычно это - отходы жизнедеятельности организмов и включают наиболее распространенные загрязнители: хозяйственно-бытовые стоки. Сюда же можно отнести стоки сельского хозяйства и пищевой промышленности. Поскольку эти вещества являются подходящим субстратом для микробной активности, биоразложимые вещества остаются в активном состоянии до тех пор, пока они не захораниваются достаточно глубоко в осадки или не разлагаются полностью.

Биологически неразложимые вещества не изменяются под действием микроорганизмов. Инертные загрязнители, такие как твердые частицы, тяжелые металлы, многие синтетические органические вещества сохраняются в окружающей среде в неизменной форме, несмотря на то, что они могут растворяться или транспортироваться.

Химически разложимые вещества, такие как, например, кислоты, уничтожаются в ходе химических реакций в окружающей среде.

Основными факторами, определяющими тяжесть воздействия загрязняющих веществ, являются:

• их биологическая активность (сила токсического или другого воздействия на биоту);

• концентрация;

• время жизни в среде или устойчивость.

Одна из причин, по которым отвергается определение загрязнения как «связанного с человеческой деятельностью» - то, что загрязнители попадают в окружающую среду не только в результате деятельности человека, но и «естественным путем».

Природное загрязнение окружающей среды включает в себя и естественные природные катастрофы. Наиболее яркими примерами здесь могут служить извержения вулканов. При этом необходимо помнить, что вулканическая активность обеспечивает и возврат в круговорот биосферы химических элементов из мантии Земли. Можно упомянуть и космические катастрофы.

Многие вещества, рассматриваемые в данном курсе как загрязнители, поступают в окружающую среду, как в результате техногенной активности, так и из природных источников. Биогенные вещества (главным образом соединения азота и фосфора) - важнейшие компоненты бытовых и сельскохозяйственных сточных вод и естественные продукты метаболизма животных. Окислы серы и бенз(а)пирены попадают в атмосферу в ходе природных пожаров, многие металлы - благодаря вулканической активности, окись азота образуется при вспышках молний, нефть попадает в водоемы в районах естественных нефтепроявлений. Большое количество дисперсных веществ поступает в атмосферу естественным путем.

Эруптивные газы вулканов (выделяющиеся при извержениях) содержат углекислый газ, сероводород, сернистый газ, соединения галогенов. Фумаральные газы (выделяемые в спокойном состоянии) - сернистый, углекислый, сероводород, метан. Естественные гейзеры и геотермальные источники поставляют в атмосферу окиси углерода и серы в количествах, сопоставимых с выбросами тепловых электростанций.

Антропогенное загрязнение отличается, в первую очередь, большей концентрацией загрязняющих веществ. Возникают необычные для биосферы сгущения обычно разреженных элементов, такие как свалки, отвалы, места захоронения отходов. Кроме того, современная цивилизация вынуждает биосферу к включению в биотические кругообороты экзотических веществ. Большая часть загрязнителей рассеивается и разлагается, и их концентрация снижается до безопасного уровня.

Любое инородное вещество как вредное, так и нейтральное, не оказывающее вредного воздействия на окружающую среду, можно определить как примесь или чужеродное вещество, в англоязычной, а по ее примеру теперь и в отечественной литературе называемое контаминантом (contaminant, англ. - примесь, инородное вещество, постороннее вещество, грязь)

Если вещества вызывают деградацию окружающей среды, они называются загрязнителями. Теперь и в русскоязычных публикациях загрязнители достаточно часто называют поллютантами (pollutant, англ. - загрязняющий агент, загрязняющая примесь, загрязнение, токсичная составляющая).

Под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду. В “Толковом словаре по охране природы” под отрицательным воздействием на окружающую среду понимаются «любые потоки вещества, энергии и информации, непосредственно образующиеся в окружающей среде или планируемые в результате антропогенной деятельности и приводящие к отрицательным изменениям окружающей среды и последствиям этих изменений».

Значимость воздействия непосредственно зависит от его вида или природы (шумовое, радиационное, выбросы определенных веществ в воздух и т.д.), физической величины и вероятности его возникновения. Понятие величины охватывает здесь несколько факторов.

Ранжирование относительной значимости воздействий осуществляется для соотнесения силы их влияния факторов друг с другом. Существует много методов ранжирования относительной значимости, и их выбор зависит от требований программы исследований и конкретной ситуации. В то же время, адекватная оценка значимости воздействий невозможна без соотнесения их эколого-физиологического эффекта с социальными ценностями, интересами и предпочтениями различных заинтересованных сторон. Л.У. Кантер [Canter, 1996] приводит пример "шкалы значимости" воздействий (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Пример шкалы значимости воздействий на экосистемы
[Canter, 1996]

Наиболее значимые воздействия превышают установленные стандарты. Это означает, что меры по устранению таких воздействий должны быть приняты в обязательном порядке или намечаемая хозяйственная деятельность не может быть осуществлена. Второй уровень значимости воздействий составляют неизбежные воздействия, которые необратимым образом разрушают экосистемы. Третьи по значимости воздействия - те, последствия которых нарушают сложившиеся социальные нормы и устои (деятельность, при которой необходимо переселение людей, может представлять пример воздействий такого типа).

5.3 Оценка экологической безопасности

Основными причинами наблюдаемой в последнее время тенденции роста числа аварий и катастроф, в том числе и на водохозяйственных объектах, последствия которых носят все более выраженный социальный, экономический и экологический характер, являются:

изношенность и старение значительной части основных фондов, резкое сокращение капитальных вложений в обеспечение функционирования водохозяйственных объектов, ухудшение материально-технического снабжения и, как следствие, снижение противоаварийной устойчивости объектов;

падение технологической, производственной и трудовой дисциплины на всех уровнях как следствие глубокого социального и экономического кризиса в стране;

отсутствие современной нормативно-технической, информационной и инструктивно-методической базы в сфере охраны труда, техники безопасности и экологической безопасности;

ослабление профессионального контроля со стороны надзорных органов за безопасностью функционирования потенциально опасных объектов;

отсутствие экономического стимулирования объектов повышенного риска, ведущих реконструкцию, модернизацию и обновление систем безопасности и природоохранных сооружений.

В Концепции перехода к устойчивому развитию даны два важнейших критерия принятия решений на этапе перехода к устойчивому развитию:

никакая хозяйственная деятельность не может быть оправдана, если выгода от нее не превышает вызываемого ущерба;

ущерб окружающей среде должен быть на столь низком уровне, какой только может быть разумно достигнут с учетом экономических и социальных факторов.

В соответствии с этими критериями механизмы разработки и принятия решений должны быть сориентированы на соответствующие приоритеты, учитывать последствия реализации этих решений в сфере безопасности в экономической, социальной и экологической сферах и предусматривать наиболее полную оценку и оптимальное сочетание затрат, выгод и рисков.

В большинстве стран мира для оценки негативного воздействия на окружающую природную среду техногенных объектов, содержащих вредные вещества, используется совокупность пороговых показателей и нормативов, характеризующих содержание веществ в воздушной среде, почве, воде и т.д., и соответствующая этому содержанию степень вредного воздействия на организм человека.

Глава 6. Охрана и защита водных ресурсов

6.1 Охрана и защита водных ресурсов

К задачам водного законодательства относятся: регулирование водных отношений с целью обеспечения рационального использования вод для нужд населения и народного хозяйства; охрана вод от загрязнения, засорения и истощения; предупреждение и ликвидация вредного воздействия вод; улучшение состояния водных объектов; охрана прав предприятий, организаций, учреждений и граждан; укрепление законности в области водных отношений.

Законодательно закреплен принцип первоочередного удовлетворения хозяйственно-питьевых потребностей населения. Этот принцип означает, что промышленный, сельскохозяйственный или какой-либо другой вид эксплуатации водных объектов не должен препятствовать хозяйственно-питьевому водоснабжению населения.

Все промышленные предприятия, использующие воду, обязаны принимать меры к уменьшению ее расхода и прекращению сброса сточных вод путем совершенствования технологии производства и схем водоснабжения, развивать безводные технологические процессы, заменять водяное охлаждение воздушным, внедрять оборотное водоснабжение и другие технические приемы, исключающие сброс сточных вод. Должны быть созданы технически совершенные очистные сооружения и устройства, обеспечивающие надлежащую очистку сточных вод от загрязняющих веществ. Сброс сточных вод допускается только с разрешения органов по регулированию использования вод и охране их и при условии, что он не приведет к увеличению содержания в водном бассейне загрязняющих веществ выше установленных норм.

Значительное место уделено вопросам государственного учета и планирования потребления вод. Первоочередной задачей учета вод является установление имеющегося количества и качества, а также данных об использовании вод для нужд населения и народного хозяйства. С этой целью введена ежегодная статистическая отчетность, которая позволяет судить не только о количестве забранной из источников воды, но и об объемах затраченной на разные цели воды, а такте иметь данные о количестве вредных веществ, вносимых в водоемы сточными водами.

Исходя из общих принципов охраны водных объектов в них запрещается сбрасывать:

сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или ориентированный допустимый уровень (ОДУ), а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля;

сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве;

неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных мест;

сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний; опасные в эпидемическом отношении сточные воды могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.

На водных объектах, используемых преимущественно для водоснабжения населения, запрещается молевой сплав леса, а также сплав древесины в пучках и кошелях без судовой тяги.

Сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелечения, а также в водные объекты, находящиеся в пределах округов санитарной охраны курортов, запрещается.

Мероприятия по сохранению и восстановлению чистоты водоемов. Для сохранения чистоты водоемов необходимо: обеспечивать полную очистку коммунально-бытовых и промышленных стоков; совершенствовать и изменять технологию промышленного производства; разрабатывать и внедрять маловодную и безводную технологии; широко внедрять оборотное водоснабжение, расширять повторное использование очищенных сточных вод в целях сокращения сброса в водоемы, даже прошедших очистку; применять рациональные способы и приемы использования удобрений и пестицидов; разрабатывать и осуществлять государственные планы водоохранных мероприятий в масштабах бассейнов рек и водоемов с учетом перспективного размещения производительных сил.

Общей мерой по предотвращению попадания загрязняющих веществ в открытые водоемы является создание прибрежных водоохранных зон с проведением лесных и гидротехнических мелиорации, а также агротехнических мероприятий.

Лесные мелиорации заключаются в создании защитных полос в пределах верхней и средней частей речных бассейнов, в результате чего уменьшается поверхностный сток и ослабляются процессы водной эрозии, Число и вид лесных полос определяются климатическими, топографическими, гидрологическими и гидрогеологическими условиями.

Агротехнические мероприятия предполагают соблюдение правильного ведения сельскохозяйственных работ. Так, на участках, подверженных эрозии, вспашку проводят поперек склонов с последующим выращиванием растений, обладающих достаточно развитой корневой системой. В прибрежной водоохранной зоне склоны должны быть изъяты из сельскохозяйственного использования и залужены. Выпас скота на крутых склонах запрещен.

Гидротехнические мелиорации заключаются в основном в поддержании благоприятного водно-воздушного режима почвогрунтов, препятствующего вымыванию питательных веществ из почвы. При орошении нужно не допускать больших поливных норм, приводящих или к смыву удобрений, или к подъему грунтовых вод и засолению.

К мелиоративным мероприятиям относятся также работы по предотвращению образования оврагов, оползней и обрушений берегов. Для этого проводят террасирование крутых склонов, крепление откосов и прокладку специальных дренажей и каналов. Организованное проведение комплексных мелиоративных мероприятий позволяет существенно уменьшить загрязнение природных вод.

Охрана болот. Болота играют большую роль в поддержании экологического равновесия окружающей среды, установившихся природных комплексов. Они служат источником питания многих рек, регулируют весенний сток, делая менее бурными и разрушительными половодья; накопленные в них весенние и дождевые воды поддерживают уровень грунтовых вод, питающих окрестные поля и луга. Кроме того, болота являются местом обитания промысловых птиц, зверей и дают богатые урожаи ягод. По этим причинам к осушению болот надо подходить чрезвычайно осторожно, тщательно взвешивая возможные последствия.

При необходимости осушения болот с целью вовлечения в сельскохозяйственное производство новых площадей необходимо проводить комплексные мероприятия, снижающие отрицательные последствия осушения. Для этого рекомендуется оставлять часть болота нетронутой, со сложившейся экологической обстановкой. Для поддержания естественной влажности и уровня грунтовых вод вокруг охраняемой территории или с одной стороны (в зависимости от рельефа местности) надлежит устраивать инфильтрационные каналы с подачей в них воды насосными станциями. Эти заповедные участки будут служить местом гнездования птиц и обитания диких животных, источником получения ягод. Их желательно обносить лесными и кустарниковыми насаждениями, которые будут снижать силу ветра и загрязнение воздуха пересохшими частицами торфа, улучшат условия гнездования птиц и придадут территории эстетическую прелесть.

Сохранение части болот в естественном состоянии снизит отрицательную перестройку сложившихся природных процессов не только на осушаемых объектах, но и на прилегающих территориях.

Водоохранные зоны. На водоохранных полосах (зонах) малых рек запрещаются размещение животноводческих комплексов и ферм, летних лагерей скота, складирование навоза, отходов производства, устройство свалок мусора, складов для хранения ядохимикатов и минеральных удобрений, строительство новых и расширение действующих предприятий, стоянка, заправка топливом, мойка и ремонт автомоторного парка, мочка льна, конопли, кож, проведение без согласования замыва пойменных озер и стариц.

Установлена следующая ширина водоохранных полос. Для ручьев и мелких речек длиной до 10 км - 15 м, для рек длиной до 50 км - 100 м, длиной до 100 км - 200 м, длиной свыше 100 км-300 м.

Удаление сточных вод и отходов. Уже высокоразвитые культуры Древнего Востока, Египта и античные культуры создали системы удаления сточных вод и отходов, которые, к сожалению, исчезли вместе с исчезновением этих культур. Следствием этого в Средние века явились опустошающие эпидемии. В 1417 г. в Страсбурге от инфекций погибло около 15 тыс. человек. При этом причину болезни не могли узнать, ибо беспечно оставляли экскременты людей и животных рядом с домами на тесно застроенных улицах или устраивали ямы для навозной жижи рядом с колодцами, откуда брали питьевую воду. Зачастую сточные воды из домов выпускали прямо на улицу через так называемые желоба. Следствием этого было не только заражение почвенных вод, но и невыносимая грязь на улицах, а также катастрофическое гигиеническое состояние городов.

6.2. Способы очистки сточных вод

В настоящее время существуют следующие способы очистки сточных вод: механическая, физико-химическая, химическая и биохимическая.

Механическая очистка служит для отделения нерастворенных веществ путем процеживания, отстаивания, фильтрования и центрифугирования (рис. 6.1.). Применяют ее как предварительную перед другими способами очистки или в случаях, когда сточные воды, прошедшие через упомянутые сооружения, используют для целей производства или при приемлемых показателях выпускают в водоем. Воды, прошедшие механическую очистку, как правило, нужно также обезвреживать путем хлорирования.

Рис. 6.1. Схема отстойника (механическая очистка сточных вод)

Для очистки сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, обработку в поле действия центробежных сил и фильтрование.

Химические и физико-химические способы применяют для очистки производственных сточных вод от коллоидных и растворенных веществ. Для этого в соответствии с характером загрязнений в воду вводят специальные реагенты, пропускают воздух или пар, используют электролиз и ионообменные материалы.

Физико-химические методы очистки. Данные методы используют для очистки от растворенных 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 флотация, экстракция, нейтрализация, сорбция, ионообменная и электрохимическая очистка, гиперфильтрация, эвапорация, выпаривание, испарение и кристаллизация.

Флотация (рис. 6.2.) предназначена для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса имеет место молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде газа. Образование агрегатов «частица - пузырьки газа» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия содержащихся в воде веществ, избыточного давления газа в сточной воде и т. п.

Рис. 6.2. Схема флотационной установки

В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др.

В настоящее время на станциях очистки широко используют электрофлотацию, так как протекающие при этом электрохимические процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод. Кроме того, применение для электрофлотации алюминиевых или стальных электродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц механических примесей сточной воды.

Экстракция сточных вод основана на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимнонерастворимых жидкостей (сточной воды и экстрагента).

Нейтрализация сточных вод предназначена для выделения из них кислот, щелочей, а также солей металлов на основе кислот и щелочей. Процесс нейтрализации основан на объединении ионов водорода и гидроксильной группы в молекулу воды, в результате чего сточная вода приобретает значение рН ? 6,7 (нейтральная среда). Нейтрализацию кислот и их солей осуществляют щелочами или солями сильных щелочей: едким натром, едким кали, известью, известняком, доломитом, мрамором, мелом, магнезитом, содой, отходами щелочей и т. п. Наиболее дешевым и доступным реагентом для нейтрализации кислых сточных вод является гидроокись кальция (гашеная известь). Для нейтрализации сточных вод с содержанием щелочей и их солей (сточные воды целлюлозно-бумажных и текстильных заводов) можно использовать серную, соляную, азотную, фосфорную и другие кислоты.

На практике используют три способа нейтрализации сточных вод:

- фильтрационный - путем фильтрования сточной воды через насадки кусковых или зернистых материалов;

- водно-реагентный - добавлением в сточную воду реагента в виде раствора или сухого вещества (извести, соды или шлака); нейтрализующим раствором может быть и щелочная сточная вода;

- полусухой - перемешиванием высококонцентрированных сточных вод (например, отработанного гальванического раствора) с сухим реагентом (известью, шлаком) с последующим образованием нейтральной тестообразной массы.

Сорбцию применяют для очистки сточных вод от растворимых примесей. В качестве сорбентов используют любые мелкодисперсные материалы (золу, торф, опилки, шлаки, глину); наиболее эффективный сорбент - активированный уголь.

Ионообменную очистку применяют для обессоливания и очистки сточных вод от ионов металлов и других примесей. Очистку осуществляют ионитами-синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2...2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в сточной воде.

Электрохимическая очистка, в частности, электрохимическое окисление осуществляется электролизом и реализуется двумя путями окислением веществ путем передачи электронов непосредственно на поверхности анода или через вещество-переносчика, а также в результате взаимодействия с сильными окислителями, образовавшимися в процессе электролиза

Электрохимическое окисление применяют для очистки сточных вод гальванических процессов, содержащих простые цианиды (КС1, NaCI) или комплексные цианиды цинка, меди, железа и других металлов Электрохимическое окисление осуществляют в электролизерах (обычно прямоугольной формы) непрерывного или периодического действия. На аноде происходит окисление цианидов в малотоксичные и нетоксичные продукты (цианаты, карбонаты, диоксид углерода, азот), а на катоде -разряд ионов водорода с образованием газообразного водорода и разряд ионов меди, цинка, кадмия, образующихся при диссоциации комплексных анионов с содержанием CN-группы.

Гиперфильтрация (обратный осмос) реализуется разделением растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых размером около 1 нм пропускают молекулы воды, задерживая гидратированные ионы солей или молекулы недиссоциированных соединений. По сравнению с другими методами очистки гиперфильтрация требует малых энергозатрат установки для очистки конструктивно просты и компактны, легко автоматизируются, фильтрат имеет высокую степень чистоты и может быть использован в оборотных системах водоснабжения, а сконцентрированные примеси сточных вод легко утилизируются или уничтожаются.

Эвапорация реализуется обработкой паром сточной воды с содержанием летучих органических веществ, которые переходят в паровую фазу и вместе с паром удаляются из сточной воды.

Выпаривание, испарение и кристаллизацию используют для очистки небольших объемов сточной воды с большим содержанием летучих веществ.

Биологическая очистка основана на способности некоторых микроорганизмов использовать для своего развития органические вещества, содержащиеся в сточных водах в коллоидном и растворенном состоянии. Этот способ применяют после того, как сточная вода очищена от минеральных и нерастворимых органических веществ. Он позволяет почти полностью удалить загрязнения органического происхождения. Биологическую очистку проводят в естественных условиях - на полях орошения, полях фильтрации или в биологических прудах, а также в искусственных условиях - в биологических фильтрах и аэротенках.

Она основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, белки, углеводы и т. п.). Процесс реализуется в две стадии, протекающие одновременно, но с различной скоростью: адсорбция из сточных вод тонкодисперсных и растворенных примесей органических веществ и разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окислении или восстановлении). Обе стадии реализуются как в аэробных, так и в анаэробных условиях в зависимости от видов и свойств микроорганизмов. Биологическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях.

Сточные воды в природных условиях очищают на полях фильтрации, полях орошения и в биологических прудах [6.5]. Очистку и бытовых, и производственных сточных вод на полях фильтрации и полях орошения в настоящее время используют очень редко в связи с малой пропускной способностью единицы площади полей и непостоянством состава производственных сточных вод, а также из-за возможности попадания на поля токсичных для их микрофлоры примесей.

Биологические пруды используют для очистки и доочистки сточных вод суточным расходом не более 6000 м³. Применяют пруды с естественной и искусственной аэрацией.

Биологические фильтры широко используют для очистки и бытовых, и производственных сточных вод. В качестве фильтровального материала для загрузки биофильтров применяют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и т. п.

Окситенки обеспечивают более интенсивный процесс окисления органических примесей по сравнению с аэротенками за счет подачи в них технического кислорода и повышения концентрации активного ила. Для увеличения коэффициента использования подаваемого в объем сточной воды кислорода реактор окситенка герметизируют. Очищенная от органических примесей сточная вода из реактора поступает в илоотделитель, в котором происходит выделение из нее отработанного ила. При проектировании окситенков необходимо предусматривать мероприятия по обеспечению их пожаровзрывобезопасности с учетом вредных и опасных факторов, имеющих место при эксплуатации систем с использованием газообразного кислорода.