Сточные воды: что это такое, определение, виды, характеристики, химический состав, свойства, какие бывают, что относится, как образуются

Диапазоны соотношения критериев для разных вод

Анализ такого показателя, как ХПК проводят, чтобы определить, сколько всего содержится эквивалентного бихромату кислорода, который пошел на окисление всех находящихся в пробе органических и неорганических веществ.

Как уже упоминалось ранее, такая величина, как ХПК, которая оценивает восстановительную активность химических веществ, будет больше БПК, значение которого зависит исключительно от количества органики, подверженной биохимическому разложению. Соотношение между этими двумя показателями отражает полноту биохимического окисления веществ, которые содержатся в сточных водах. Чем больше разница между этими показателями, тем больше прирост биологически активных масс. В частности, по этому соотношению можно определить, насколько пригодны сточные воды для биологической очистки.

Если веществ, подверженных биохимическому окислению будет мало, то лучше всего для исследований применять физико-химические методики, которые смогут привести соотношение показателей к требуемой цифре.

Оптимальный диапазон соотношения БПК и ХПК – это от 0,4 и до 0, 75 единиц. Оптимальное значение для соотношения между химической и биологической потребностью в кислороде – это 0,7, при нем процесс биологической очистке сможет проходить полноценно и в полном объеме.

После того, когда сточные воды разделены гравитационным способом, из них удаляют преимущественно те вещества, которые трудно окислить. После этой стадии соотношение показателей увеличивается.

Затем следует стадия биологической очистки, вследствие которой соотношение показателей снижается на 0,2, поскольку в сточных водах исчезают органические вещества, подвергающиеся биохимическому окислению.

Также с целью оценки наличия в водах биологически разлагаемых частиц можно применять и обратное соотношение показателей. Например, согласно санитарным требованиям, которые подразумевают, что ХПК для сточных вод, пригодных к биоочистке, этот показатель не должен превышать показатель БПК более чем в полтора раза.

Если говорить о сооружениях для биологической очистки, которые очищают смеси домашних и производственных сточных вод, то в них, как правило, соотношение обоих параметров в поступающей жидкости на очистку составляет где-то в районе от 1,5 до 2,5. Когда сточная вода смешивается с промышленными отходами, этот показатель увеличивается и до 3,5, а при стоке вод с некоторых производственных мощностей он может доходить и до 8.

Как видите, значение ХПК позволит проанализировать состояние жидкости в водоемах и даст возможность выяснить, насколько эта она пригодна к очистке и в какой степени. Подробные исследования этого и прочих значений позволят сделать окружающую нас среду гораздо чище.

Законодательные нормы

Основным нормативным актом, регулирующим качество сточных вод, является СанПиН 2.1.5.980-00, а также ГН 2.1.5.2280-07. В них четко определены нормативы сброса сточных вод в канализацию, а также даны количественные показатели допустимого содержания разных химических составов. Перечислены все вещества, представляющие первую и вторую группы опасности.

Основным критерием проверки является состояние воды в водоеме, куда сбрасывается очищенная вода. Согласно ст. 18 ФЗ №52, обязанность следить за состоянием водных объектов ложится на следующих субъектов хозяйствования:

органы исполнительной власти;
органы местного самоуправления;
предприятия и организации (юридические лица);
индивидуальные предприниматели.

Проводятся ежедневные анализы воды в водоемах. Если состав не соответствует нормативам, понадобятся дополнительные меры по очистке стоков. Это важный момент, поскольку эти водоемы являются источниками питьевой воды. Любое превышение ПДК создает опасность для населения региона. Это касается промышленных или С/Х предприятий, организаций и других субъектов.

Кроме того, нормы сброса сточных вод в канализацию касаются всех пользователей центральных ливневых систем. Согласно распоряжению правительства РФ, величина оплаты за пользование системой рассчитывается по средним показателям в данном регионе. Если с предприятия или организации поступают слишком грязные стоки, оплата будет соответствующим образом увеличена. Особым пунктом выделяются требования к составу сточных вод, сбрасываемых в городскую канализацию. Необходимо, чтобы технология очистки на ОС позволяла удалять все вредные компоненты дождевой воды, собранной с поверхности промышленных площадок.

Сравнение норм ПДК в разных странах и регионах

Для более эффективной работы системы нормы ПДК вырабатываются местными органами самоуправления, которые корректируют их исходя из специфики промышленности региона. Например, в разных городах России действуют собственные нормативы по ионам меди, железа, цинка, никеля, хрома и других тяжелых металлов. Полный перечень нормативов затрагивает все вредные компоненты, которые обнаруживаются в стоках от разных предприятий или хранилищ. Для сравнения можно рассмотреть таблицу ПДК в разных странах и городах:

По данным этой таблицы можно сделать вывод о более жестких требованиях к качеству очистки стоков, действующих в России. Однако, на общую экологическую обстановку это не оказывает решающего действия, поскольку количество источников загрязнения намного больше и не ограничивается только сточными водами. Значительную роль играют выбросы дымовых труб предприятий, которые оседают на поверхности земли и попадают в водоемы. Отсюда и более строгие правила приема сточных вод в городскую канализацию, призванные компенсировать вред от других источников загрязнения. Это не значит, что к системам фильтрации дыма требования снижены. Просто, очистка воды дает окончательный и наиболее наглядный результат.

Какие бывают сточные воды и как они образуются

Классификация зависит от того, на какой территории они протекают, характеристик и химического состава после произведенных очистительных мер.

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

Бытовые

Другими словами, это фекальные отходы, которые образуются во время пользования туалетом, ванной комнаты, душевых кабин, кухонных раковин и моек, стиральными и посудомоечными машинами. Это относится не только к жилым помещениям, но и к больницам, образовательным учреждениям, садикам, объектам общественного питания, санаториям, детским лагерям и т.д. Для физиологических загрязнений действуют специальные правила и нормы приемки в городскую канализацию и дальнейшей переработки.

Производственные

К такой группе относится жидкость, которая необходима при изготовлении различной продукции. Состав загрязненной влаги зависит непосредственно от типа деятельности: сельское хозяйство, тяжелая, химическая и ядерная промышленности, горнодобывающая отрасль, пищевое производство.

В результате недоброкачественной фильтрации в природные источники могут попасть различные вредные вещества:

гидравлические масла;
жиры;
включения с твердыми частичками;
полициклические ароматические углероды (фенол, нафталин, крезол, коксобензол и другие);
аммиак;
цианид;
минеральные кислоты;
сульфаты и хлориды;
нефтепродукты (мазут, бензин, солярка, битум, бензол и т.д.);
тяжелые металлы (золото, платина, железо, медь и прочее);
антибиотики и гормоны, используемые в животноводстве;
инсектициды, находящиеся в шкурах и шерсти овец;
сложные органические соединения и вещества (растворители, пластики, красители, средства для мойки и стирки и т.д.);
радиоактивные остатки.

Дождевые и талые стоковые воды

Другими словами, это атмосферные осадки в виде снега и дождя, которые смывают загрязнения с улиц городов и промышленных территорий. Они характеризуются большим разнообразием примесей, состав и качество которых напрямую зависят от санитарной обстановки населенных пунктов, видов промышленных объектов и режима таяния кристаллизированных осадков. Наиболее серьезные загрязнения находятся в мегаполисах с плотной городской застройкой, на автомагистралях с интенсивным движением транспорта, на нефтебазах, металлургических заводах и на предприятиях машиностроения.

Качество дождевых стоков сильно зависит от характера покрытия производственных площадей и чем загрязнена сама территория объекта. Концентрация грязи во время ливня непостоянна, в первые минуты она максимальна, затем заметно уменьшается и к концу дождя достигает минимального значения.

Флокуляция в процессах очистки сточных вод

Флокуляция, это определенного рода транспортный этап, который приводит к столкновению между собой устойчивых частиц, стремящихся к образованию более крупных частиц (агрегатов), которые в последствие могут быть довольно легко удалены из общего количества сточных вод, подлежащих обработке методами фильтрации, отстаивания, либо флотации.

Флокуляция стала широко распространяться в технологиях по очистке воды, уже в 30-е годы. На данный момент, флокуляция довольно широко используется при очистке сточных вод как промышленного, так и бытового происхождения.

Сам механизм воздействия флокулянтов в основном основан на адсорбции молекул флокулянта на всю поверхность коллоидных частиц, дальнейшее образование сетчатости в структуре молекул флокулянта, слипании за счет сил Ван-дер-Ваальса, всех коллоидных частиц.

Флокулянты для очистки сточных вод образуют между коллоидными частицами трехмерные структуры, которые способны к более полному и довольно быстрому отделению жидкой фазы.

Основной причиной возникновения данного вида структур является адсорбция макромолекул флокулянтов на некоторых частицах с дальнейшим образованием между ними особых «полимерных мостиков».

Химический состав и свойства сточных вод

Практически невозможно дать точную оценку и характеристику, так как остаточная масса может содержать различные компоненты. Твердые элементы различаются по структуре и размеру, большие материалы, как правило, задерживаются решетками с прутьями в несколько сантиметров. Но есть мелкие растворимые или нерастворимые частички, которые зачастую можно увидеть только под микроскопом.

Резюмируем, примеси могут быть трех видов:

минеральными (песок, глина, растворенные кислоты, соли и щелочи). Как правило, порядка 40 процентов загрязнений приходится на эти типы отходов и считаются неопасными для окружающей среды;
органическими от жизнедеятельности растений и животных. Органика составляет порядка 50% от общей массы примесей и не ядовита;
биологическими. На сегодняшний день являются главной проблемой, так как вирусы, бактерии (возбудители смертельных болезней: брюшной тиф, сибирская язва и другие), грибки (плесневые и дрожжевые) несут угрозу людям. Но статистические данные утешают, их доля в общем объеме загрязнений минимальна и очистительные сооружения эффективно справляются с данным вызовом. Однако самую большую угрозу несут мясокомбинаты, птицефермы и скотобойни. Об этом прекрасно информировано правительство РФ и рекомендуют хозяйственникам устанавливать очистительные фильтры во избежание экологической катастрофы.

Это обусловливает огромное разнообразие приспособлений и разобраться в целесообразности установки того или иного оборудования могут только компетентные в этом вопросе специалисты, как пример, .

Интересно знать, что количество бытовых отходов от жизнедеятельности человека по санитарным нормам составляет до 350 литров в сутки, в то же время правила для промышленных предприятий не прописаны. Ведь степень загрязнения зависит от вида технологического процесса, то есть различные объекты потребляют водный ресурс для своих нужд в разном объеме. А параметры атмосферных осадок зависят от географической широты, рельефа местности и условий климата в этой местности. Например, в северных городах значение их в несколько раз больше, чем в поселениях европейской части.

Отстаивание

Принципиально важный и первый этап очистки сточных вод промышленных предприятий – это отстаивание (осветление). На этом этапе применяется оборудование, называемое отстойниками. Они представляют собой железобетонный (иногда стеклопластиковый) резервуар, с небольшим уклоном днища в сторону приямка. На данном этапе вода в прямом смысле отстаивается (пребывает в отстойнике) в течение минимум 3 суток. За это время выделяются все нерастворенные примеси: тяжелые взвешенные вещества оседают на дно и сползают в приямок, а нефтепродукты всплывают наверх и удаляются специальным устройством (скиммером) или механическим скребком.

Данный этап очистки действительно самый важный, так как всё дальнейшее оборудование не сможет работать при попадании в него грубодисперсных примесей (песка, ржавчины), которые задерживаются в отстойнике.

Химическая очистка сточных вод

Основаны на реакциях компонентов сточных вод с реагентами. Чаще всего, химические методы, используют для нормализации рН сточных вод или осаждения нерастворимых солей и гидроксидов тяжелых металлов, образующихся в результате реакции. При использовании, в качестве реагентов перекисных или содержащих активный хлор соединений (например, озон и гипохлорит) достигают обеззараживания и осветления сточных вод, за счет окисления органических примесей. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка, если же образования осадка не происходит, то повышается солесодержание сточных вод.

Реагенты, используемые в ходе химической очистки:

перманганат калия;
хлор;
гидроксид натрия;
озон;
известь;
соляная и серная кислоты.

Очень часто химическая очистка вод проводится как предварительный этап перед биологической стадией.

Существуют следующие методы химической очистки:

Нейтрализация. Загрязненные воды, нужно очищать до показателя рН от 6.5 до 8.5 . Такие очищенные воды будут нейтральными. Процесс производится несколькими методами, такие как: смешивание щелочных и кислых сточных вод, добавления различных реагентов, фильтрование кислых вод с добавлением веществ, осуществляющих нейтрализацию. Также применяется поглощение аммиака кислыми водами и растворение газов щелочными. Иногда при реакциях нейтрализации может образовываться осадок. Для нейтрализации кислых вод, используют следующие вещества: цемент, доломит, аммиачная вода, а гидроксид кальция является наиболее оптимальным и доступным реагентом для данного процесса, Са(ОН)2, в котором содержится 5-10% активной извести.

Производственные воды, часто содержат серную кислоту. Для ее нейтрализации используют щелочные соединения, состав которых может меняться в зависимости от концентрации кислоты. Для щелочных вод наоборот, используют процессы их обработки различными кислотами или кислыми газами.

Окисление. Окисление применяется в основном для обеззараживания сточных вод. На выходе воды становятся в значительной мере менее загрязненными, загрязнители и токсины удаляются. Наиболее распространенным и подходящим является хлор. Он часто используется в моющих и дезинфицирующих средствах. Активно очищает от фенолов, цианидов, сероводорода, сульфидов и сернистых соединений. При этом образуется соляная кислота. После окисления до цианата его окисляют до простых элементов: азота и диоксида углерода.

Другим эффективным окислителем является озон. Он способен окислять как органические, так и неорганические вещества. Активно борется с нефтепродуктами, мышьяком, пестицидами, фенолами, ПАВ и другими. Озон обесцвечивает воду, ликвидирует привкусы, запахи, нормализует органолептические свойства. В отличие от хлора, обеззараживание озоном протекает в сотни раз быстрее.

Для конечного обеззараживания используют ультрафиолетовое облучение. Оно может использоваться самостоятельно в отдельных установках или совместно в процессе обеззараживания хлором или озоном.

Существует еще один метод окисления, активно применяется в очистке сточных вод. Основные процессы: катодное восстановление и анодное окисление. В зависимости от необходимости извлечения различных элементов из стоков, меняется материалы электродов, вид электролита.

Оценка степени загрязнения

Поскольку сточные воды имеют сложный состав, произвести оценку содержания каждого из загрязняющих веществ чрезвычайно сложно. Поэтому при проведении анализов выбирают такие показатели, которые могут характеризовать суммарные свойства воды без выделения и идентификации отдельных веществ.

К примеру, при оценке органолептических показателей (цвет, запах) не проводится выделение каждого из веществ, которое придает окраску или запах воде. Для определения состава используется суммарный санитарно-химический анализ сточных вод, в который входят химические, физико-химические и санитарно-биологические тесты.

При проведении полного санитарно-химического анализа производится оценка следующих показателей:

Температура, запах, цвет, прозрачность.
Уровень кислотности (pH), сухой остаток, содержание взвешенных веществ.
Химическая потребность в кислороде, биохимическая потребности в кислороде (бпк), содержание азотных соединений, фосфатов, сульфидов, хлоридов.
Присутствие тяжелых металлов, радиоактивных и токсических веществ.
Содержание ПАВ, нефтепродуктов, растворенного кислорода.
Определение микробного числа, присутствия бактерий группы кишечных палочек, яиц гельминтов.

Какие используют способы очистки

Перед тем как приступите к хозяйственной деятельности, тщательно продумайте и укажите в проектной документации, какой тип гидравлического комплекса вы будете устанавливать и каким методом воспользуетесь при фильтрации. Существует четыре способа, которые можно использовать как отдельный вариант, так и в сочетании.

Механический

Применяется в основном для очищения атмосферных (убирается до 95 процента загрязнений) и бытовых (удаляется порядка 60% грязи) вод. В первую очередь стоки проходят стадию отстаивания в специально отведенных для этого емкостях, где основная масса разделяется на разные фракции. Затем они пропускаются через фильтрующие установки, в которых осаждаются крупные частицы и фрагменты.

После первого этапа уже очищенная таким способом жидкость направляется в системы песколовок и маслоуловителей. Далее производится обеззараживающая операция ультрафиолетом или при помощи озонатора.

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 929CH/RO (охлаждение/нагрев)

Диспенсер напольный AquaPro 311 (пустой, без охлаждения)

Химический

Основное действие – применение различных реагентов для нейтрализации минеральных веществ и окисления токсичных примесей (цианид, медь, цинк и т.д.). Выбор зависит от производственной сферы. Как правило, в качестве реактивов выбираются соли и щелочи для очистки в фармацевтической, химической, текстильной промышленности и в машиностроении. Такие окислители, как: кислород, различные хлорные соединения, гипохлорит натрия или кальция используются в приборостроении, целлюлозно-бумажном производстве, горнодобывающих комбинатах.

Физический в сочетании с химическим

Метод на сегодняшний день широко применяется в различных отраслях хозяйственной деятельности и является наиболее эффективным, ведь с его помощью удаляются тонкодисперсные частицы в различном состоянии, минеральные удобрения и органические вещества, растворимые газы.

Выбирается один или несколько способов:

коагуляция;
флотация;
абсорбция;
реакция разложения (ионный обмен);
экстрагирование;
фракционирование с перегонкой;
выпаривание;
дистилляция;
обратный осмос (пропуск воды через мембрану);
кристаллизация.

Физико-химическая фильтрация обладает рядом преимуществ:

удаляет токсичные и неокисляемые загрязнения;
возможность более тщательного и глубокого очищения на меньших объемах оборудования;
довольно широкий диапазон по производительности.

Биологический

Большая группа отходов имеет загрязнения от жизнедеятельности человека и животных, а также остатки переработки сельхозпродукции. С такими проблемами достаточно эффективно справляются специально-подобранные микроорганизмы. Суть процесса заключается в длительной непрерывной обработке материала в чанах (отстойниках). Оптимальным является создание нескольких емкостей с разной микрофлорой.

Сточные воды черной металлургии

Коксохимические, железорудные и металлургические производства образуют большое количество отходов. Источниками загрязнённых сточных вод преимущественно являются доменные, травильные и сталеплавильные цеха.

Если слить неочищенные жидкие отходы в водоёмы, на дне будут собираться опасные отложения, вызывающие вторичное загрязнение. Последнее связано с тем, что вода разносит отходы на большие расстояния. Это приводит к нарушению естественного процесса самоочистки.

ОСВ целлюлозно-бумажного производства

Целлюлозно-бумажная промышленность потребляет на выпуск 1 тонны продукции 350 кубометров жидкости. Этот показатель может достигать 600 кубометров. Прошедшие производственный процесс сточные воды содержат:

соединения серы;
растворённую органику;
взвешенные элементы.

Наиболее эффективным методом утилизации является потоковое канализование. СВ разделяются на несколько индивидуально очищаемых потоков. Также отходы подвергают предварительной механической чистке с целью извлечения загрязняющих частиц. Далее сточные воды проходят биологическую обработку для нейтрализации опасных элементов.

Стоки нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности

Главная опасность, представляемая данными видами производства – нефтяная плёнка, которая образуется в водоёмах в случае сброса сточных вод. Плёнка не только обладает неприятным запахом, но и может поразить всё живое на больших площадях. Если концентрация достигает показателя 2000 мг/л, погибает рыба.

Чтобы избежать экологической катастрофы, на производствах проводится комплекс санитарно-технических и технологических мероприятий. В результате, сливы, прежде чем попасть в естественную среду, очищаются от всех видов загрязнений.

1.2. Состав и свойства сточных вод

Загрязненные
производственные сточные воды (как
правило, технологические воды) содержат
различные примеси и могут быть разделены
в связи с этим на три группы:

загрязненные
преимущественно минеральными примесями
(предприятия металлургической,
машиностроительной, горнодобывающей
промышленностей; заводы по производству
минеральных удобрений, кислот,
стройматериалов и др.)
загрязненные
преимущественно органическими примесями
(предприятия пищевой, целлюлозно-бумажной,
микробиологической промышленности;
заводы по производству пластмасс,
каучука и др.);
загрязненные
минеральными и органическими примесями
( предприятия нефтедобывающей,
нефтеперерабатывающей, фармацевтической
промышленностей; заводы по производству
консервов, сахара, продуктов органического
синтеза, бумаги, витаминов и др.)

В зависимости от
концентрации загрязняющих веществ
производственные сточные воды можно
представить 4 группами: 1 — 500; 500 — 5000; 5000
— 30000; и более 30000мг/л.

По степени
агрессивности выделяют:

слабоагрессивные
(слабокислые с рН=6,06,5
и слабощелочные с рН=89);
сильноагрессивные
(сильнокислые с рН9);
неагрессивные
(с рН=6,5
8,0).

Кроме того,
загрязненные производственные сточные
воды классифицируют по содержанию
токсичных и опасных в эпидемиологическом
отношении веществ и примесей; по наличию
концентрированных отходов производства,
не подлежащих выпуску в водоотводящую
сеть; по физическим свойствам загрязняющих
их органических примесей.

Состав и свойства
производственных сточных вод определяются
конкретными условиями их образования.
Даже на предприятиях с одинаковыми
технологическими процессами эти
характеристики будут различными. Кроме
того, различаться будут режимы
водоотведения и удельный расход воды
на единицу выпускаемой продукции.

Основное значение
в формировании состава производственных
сточных вод имеет вид перерабатываемого
сырья, а также технологические процессы,
промежуточные продукты, выпускаемая
продукция, состав и свойства свежей
воды и др.

При разработке
схем водоотведения, а также при оценке
возможности повторного использования
воды или при создании оборотных систем
водообеспечения, необходимо знать
состав и режим отведения сточных вод.
Для этого необходимо производить анализ
физико-химических показателей и режимов
поступления различных видов сточных
вод, образующихся на предприятии по
отдельным производствам и цехам, а в
некоторых случаях — по отдельным
технологическим процессам и аппаратам.
В сточных водах должны определяться:

содержание
компонентов, специфичных для данного
производства;

общее
количество органических веществ,
выражаемое через БПК_полн(БПК₅)
и ХПК;
активная
реакция (рН);

степень
минерализации;
наличие
биогенных элементов.

В зависимости от
специфики производства и технологических
процессов анализ состава и свойств
сточных вод может производиться по
разовым часовым, среднесменным и
среднесуточным пропорциональным пробам.
Следует также составлять графики
колебания концентраций загрязнений по
часам смен, суток, дням недели. Необходимо
устанавливать такие параметры, как
кинетика осаждения и всплытия механических
примесей и их объем; возможность
коагулирования примесей и т.д. с целью
определения наиболее целесообразных
и экономически обоснованных системы
водоотведения и технологии очистки
сточных вод на данном предприятии.

Значительное
влияние на качество и состав производственных
сточных вод оказывают особенности
системы водообеспечения. Чем больше
используется воды в оборотных циклах
или повторно (на этом же предприятии
либо на соседнем), тем меньше абсолютное
количество сточных вод и тем выше
содержание в них загрязняющих веществ.

Виды загрязнений сточных вод

Даже выбирая автономные очистные сооружения для загородного дома, потребителю следует быть осведомленным не только в вопросах того как происходит процесс разложения стоков, но и ориентироваться в их химико-биологическом составе.

Знание этого позволяет подобрать оптимальный вариант оборудования, которое позволит добиться высокой степени очистки таких вод.

Все стоки независимо от их происхождения могут содержать в разных пропорциях следующие виды загрязнений:

минеральные, представленные вкраплениями песка, глины, включающие также различные виды солей и т. д.;
биологические – эти загрязнения имеют органическую природу и состоят из большого количества различных микроорганизмов, при этом источником их образования может являться как жизнедеятельность человека, так и природные факторы: такие стоки часто содержат продукты разложения флоры или фауны;
органические – это отдельный вид загрязнений, хотя и имеет определенные сходства с предыдущим. Но в этом случае основными источниками таких стоков являются химическая органика, в том числе и полимеры.

В бытовых стоках, как правило, превалируют биологические загрязнения, а в промышленных в основном химическая органика.