Глава 1. Классификация и состав сточных вод.

Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком , свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека .

Состав сточных вод

В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей — консервативные, т.е. такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, т.е. такие, которые могут в т.ч. подвергаться процессам самоочищения водоёмов.

В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в т.ч. биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в т.ч. болезнетворные).

Физико-химические показатели сточных вод некоторых промышленных предприятий

Показатель

Металлургический комбинат

Фабрика первичной переработки шерсти

Гидролизный завод

Спиртокрахмальный завод

Красиль

ноотделочная фабрика

Содержание, мг/л

 плотного остатка

600

33500

8600

1400

1200

взвешенных веществ

500

28000

950

470

170

 Азота аммонийного

—

210

150

45

12

фосфатов

—

—

40

15

1

нефтепродуктов

40

—

—

—

—

жиров

—

7800

—

—

—

ПАВ

—

—

—

—

100

фурфурола

—

—

50

—

—

Интенсивность окраски по разбавлению, мг/л

—

—

—

—

1:150

БПК₅

—

6300

2400

360

200

БПК_полн

—

17800

3300

580

250

ХПК

50

44000

4900

830

600

pH

8

9,5

5,5

7,2

9

Классификация сточных вод

Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:

• по источнику происхождения:

  • производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах при производстве или добыче полезных ископаемых), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации

  • бытовые (хозяйственно-фекальные) сточные воды (образующиеся в жилых помещениях, а также в бытовых помещениях на производстве, например, душевые кабины, туалеты), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации

  • поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые, то есть образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся как правило через систему ливневой канализации. Так же могут называться «ливневые стоки»

Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

• по составу загрязнителей на:

  • загрязнённые по преимуществу минеральными примесями

  • загрязнённые по преимуществу органическими примесями

  • загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями

• по концентрации загрязняющих веществ:

  • с содержанием примесей 1—500 мг/л

  • с содержанием примесей 500—5000 мг/л

  • с содержанием примесей 5000—30000 мг/л

  • с содержанием примесей более 30000 мг/л

• по свойствам загрязнителей

• по кислотности :

  • неагрессивные (pH 6,5—8)

  • слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5)

  • сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6)

• по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:

  • содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения)

  • содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.)

  • содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений

Глава 2. Истощение и загрязнение водоемов.

Населенные пункты

Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. Водопотребление городов обычно оценивают на основе среднего суточного расхода воды на одного человека, в США равного примерно 750 л и включающего воду питьевую, для приготовления пищи и личной гигиены, для работы бытовых сантехнических устройств, а также для полива лужаек и газонов, тушения пожаров, мытья улиц и других городских нужд. Почти вся использованная вода поступает в канализацию. Поскольку ежедневно в сточные воды попадает огромный объем фекалий, главной задачей городских служб при переработке бытовых стоков в коллекторах очистных установок является удаление патогенных микроорганизмов. При повторном использовании недостаточно очищенных фекальных стоков содержащиеся в них бактерии и вирусы могут вызвать кишечные заболевания (тиф, холеру и дизентерию), а также гепатит и полиомиелит.

В растворенном виде в сточных водах присутствуют мыло, синтетические стиральные порошки, дезинфицирующие средства, отбеливатели и другие вещества бытовой химии. Из жилых домов поступает бумажный мусор, включая туалетную бумагу и детские подгузники, отходы растительной и животной пищи. С улиц в канализацию стекает дождевая и талая вода, часто, с песком или солью, используемыми для ускорения таяния снега и льда на проезжей части улиц и тротуарах.

Промышленность

В индустриально развитых странах главным потребителем воды и самым крупным источником стоков является промышленность. Промышленные стоки в реки по объему в 3 раза превышают коммунально-бытовые.

Вода выполняет разные функции, например служит сырьем, обогревателем и охладителем в технологических процессах, кроме того, транспортирует, сортирует и промывает разные материалы. Вода также выводит отходы на всех стадиях производства - от добычи сырья, подготовки полуфабрикатов до выпуска конечной продукции и ее расфасовки. Поскольку гораздо дешевле выбрасывать отходы разных производственных циклов, чем перерабатывать и утилизовать, с промышленными стоками сбрасывается громадное количество разнообразных органических и неорганических веществ. Более половины стоков, поступающих в водоемы, дают четыре основные отрасли промышленности: целлюлозно-бумажная, нефтеперерабатывающая, промышленность органического синтеза и черная металлургия (доменное и сталелитейное производства). Из-за растущего объема промышленных отходов нарушается экологическое равновесие многих озер и рек, хотя бльшая часть стоков нетоксична и несмертельна для человека.

Тепловое загрязнение

Наиболее масштабное однократное употребление воды - производство электроэнергии, где она используется главным образом для охлаждения и конденсации пара, вырабатываемого турбинами тепловых электростанций. При этом вода нагревается в среднем на 7° С, после чего сбрасывается непосредственно в реки и озера, являясь основным источником дополнительного тепла, который называют "тепловым загрязнением". Против употребления этого термина имеются возражения, поскольку повышение температуры воды иногда приводит к благоприятным экологическим последствиям.

Сельское хозяйство

Вторым основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующее ее для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами, а также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности. К ним относятся инсектициды; фунгициды, которые распыляют над фруктовыми садами и посевами; гербициды, знаменитое средство борьбы с сорняками; и прочие пестициды, а также органические и неорганические удобрения, содержащие азот, фосфор, калий и иные химические элементы.

Кроме химических соединений, в реки попадает большой объем фекалий и других органических остатков с ферм, где выращиваются мясо-молочный крупный рогатый скот, свиньи или домашняя птица. Много органических отходов также поступает в процессе переработки продукции сельского хозяйства (при разделке мясных туш, обработке кож, производстве пищевых продуктов и консервов и т.д.).

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ

Основная причина загрязнения водоисточников сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными предприятиями, а также предприятиями коммунального и сельского хозяйства. Загрязнению водных источников также способствует нерациональное ведение сельского хозяйства: остатки удобрений и ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают в водоемы и загрязняют их.

Хотя потери воды во многих производственных процессах (из-за испарения и утечки) невелики, по суммарно промышленные предприятия расходуют огромное количество воды, причем часть ее теряется безвозвратно или не подвергается никакой очистке.

Свойство рек самоочищаться благодаря происходящим в них биологическим процессам позволило справляться с отходами.

То, что большинство городов, а с ними и крупных предприятий было построено на водоразделах и в верховьях рек, раньше воспринималось лишь как историческая достопримечательность Города растут, как люди, разве только медленнее. И человек за свою жизнь не всегда успевает оценить, как изменились потребности города в воде. А изменения есть, и порой весьма значительные. Ведь водоемы в теперешних условиях являются местом не только водозабора (изъятия воды для промышленных, питьевых и других потребностей), но и приема сточных вод.

Современное сельскохозяйственное производство, как и промышленность, может быть источником загрязнения. Вымываемые с орошаемых земель минеральные соли загрязняют водоемы, зачастую бесконтрольно применяются ядохимикаты, фосфорные и азотные удобрения. Излишки химикатов отравляют животный и растительный мир водоемов. К тому же химические вещества способны накапливаться в продукции, представляя тем самым немалую угрозу здоровью человека.

К источникам загрязнения водоемов в сельской местности относятся также крупные животноводческие комплексы.)

Источником загрязнения водоемов вредными веществами являются сточные воды судов.

В последние годы водохранилища и реки приняли многие тысячи единиц так называемого маломерного флота: катера, различные лодки с подвесными моторами. С ревом, с белым бурунным следом, с круговыми виражами, выбрасывая отработанные газы носятся они назад и вперед по голубым акваториям. Известно, что 1 г нефтепродуктов портит 100 л воды. При этом содержание нефтепродуктов превышает допустимый уровень. Поднятая быстро мчащейся лодкой волна добегает до берега, разрушает его, берег интенсивно размывается.

Существует еще весьма значительный источник загрязнения воды, который практически не поддается контролю. Это ливневые и снеговые стоки с территории леса, сельскохозяйственных угодий и т. д. По загрязненности такие воды, стекающие с огромных территорий, нередко сопоставимы с городскими канализационными водами.

Глава 3.Расчет и нормативы выпуска сточных вод в водоемы.

Расчет и нормативы выпуска сточных вод в водоемы
Установление ПДС для действующих предприятий
ПДС - это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС устанавливается с учетом ПДК (предельно допустимой концентрации) в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.
1. В соответствии с "Инструкцией о порядке согласования и выдачи разрешений на специальное водопользование" ПДС устанавливается в разрешениях на специальное водопользование.
В случаях, если водохозяйственная и водоохранная деятельность действующих предприятий не удовлетворяет нормам и правилам в области использования и охраны вод (забор воды свыше установленных норм, отсутствие или неэффективная работа очистных или других водоохранных сооружений, неудовлетворительное техническое состояние водохозяйственных сооружений,. загрязнение водных объектов и т.п.), в соответствии с п.2.8 упомянутой инструкции разрешения на специальное водохозяйствование таким предприятиям не выдаются.
2. Лимиты на забор свежей воды устанавливаются на основании представляемых в органы по" охране природы проектной документации, данных статотчетности по форме 2 т.п. (водхоз), индивидуальных балансовых норм водопотребления и водоотведения, разработанных по заказу предприятий специализированными организациями или самим предприятием и утвержденных а установленном порядке. Нормативы ПДС рассчитываются, как правило, в целом по бассейну реки.
3. Величины ПДС определяются для всех категорий водопользования как произведение максимального часового расхода сточных вод 9ст (м 3 /час) на концентрацию в них загрязняющих веществ - С ст (г/м3) согласно формуле:

ПДС = 9ст.х Сст (г/час) (I)

Величина Сст, входящая в формулу (I), определяется по известным методам, изложенным, например, в "Справочнике проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий".
Раздел 2. "Состав загрязненных сточных вод, условия и расчеты их выпуска в водоемы после очистки". Стройиздат, 1981 г. с. 22-40.
В соответствии с "Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами", для сбросов сточных вод в черте населенного пункта Сст устанавливаются на уровне соответствующих ПДК (п.19).
4. Если фактические сброс вредных веществ со сточными водами меньше расчетного ПДС. то в качестве ПДС принимается фактический сброс.
5. Если природное (фоновое содержание загрязняющих веществ в водном объекте по какими-либо показателям не обеспечивает нормативное качество воды в контрольное пункте, то ПДС по этим показателям устанавливается, исходя из условий соблюдения природного фонового качества воды в контрольном растворе.
Для предприятий, расположенных в районах с повышенной с минерализацией природных вод, при расчете ПДС принимается величина Сст, равная 1500 мг/л в предельного уровня минерализации поверхностных вод.
6. С целью предотвращения сброса загрязняющих веществ со сточными водами, отводимыми в водные объекты после охлаждения агрегатов, величина Сст устанавливается на уровне концентрации веществ в воде водного объекта в месте забора (при условии водопользования одним водным объектом).
7. При наличии веществ 1-го и 2-го класса опасности с одинаковыми лимитирующими признаками вредности, ПДС устанавливается из расчета :

С1ст + С2ст + ... ( 1 (II)
ПДК1 ПДК2

3.8. Для сточных вод, отводимых в канализационную сеть населенного пункта или другого предприятия технические условия на сброс устанавливаются владельцем очистных сооружений, из условия обеспечения последним отведения сточных вод в водный объект с соблюдением нормативов ПДС.
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и др.);изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение и т.д.
Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей.
Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных вод в водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями. Нормативы качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования устанавливают качество воды для водоемов по двум видам водопользования: к первому виду относятся участки водоемов, используемые в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второму виду - участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенных пунктов. Отнесение водоемов к тому или иному виду водопользования проводится органами Государственного санитарного надзора с учетом перспектив использования водоемов. Приведенные в правилах нормативы качества воды водоемов относятся к створам, расположенным на проточных водоемах на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоемах и водохранилищах на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Большое внимание уделяется вопросам предупреждения и устранения загрязнений прибрежных районов морей. Нормативы качества морской воды, которые должны быть обеспечены при спуске сточных вод, относятся к району водопользования в отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в стороны от этих границ. При использовании прибрежных районов морей в качестве приемника производственных сточных вод содержание вредных веществ в море не должно превышать ПДК, установленные по санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности. При этом требования к спуску сточных вод дифференцированы применительно к характеру водопользования. Море рассматривается не как источник водоснабжения, а как лечебный оздоровительный, культурно бытовой фактор. Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря загрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем. В результате процессов превращения загрязняющих водоемы веществ, протекающих под воздействием природных факторов, в водных источниках происходит полное или частичное восстановление их первоначальных свойств. При этом могут образовываться вторичные продукты распада загрязнений, оказывающих отрицательно влияние на качество воды.
Самоочищение воды водоемов - это совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального состояния водного объекта. В связи с тем, что в сточных водах промышленных предприятий могут содержаться специфические загрязнения, их спуск в городскую водоотводящую сеть ограничен рядом требований.
Выпускаемые в водоотводящую сеть производственные сточные воды не должны: нарушать работу сетей и сооружений; оказывать разрушающего воздействия на материал труб и элементы очистных сооружений; содержать более 500 мг/л взвешенных и всплывающих веществ; содержать вещества, способные засорять сети или отлагаться на стенках труб; содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси; содержать вредные вещества, препятствующие биологической очистке сточных вод или сбросу в водоем; иметь температуру выше 40 0С.
Производственные сточные воды не удовлетворяющие этим требованиям, должны предварительно очищаться и лишь после этого сбрасываться в городскую водоотводящую сеть.

Глава 4. Методы очистки сточных вод.

Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам:

• механические. Они основаны на процедурах процеживания, фильтрования, отстаивания, инерционного разделения. Позволяют отделить нерастворимые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов.

• химические. Применяются для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, обесцвечивание и обеззараживание. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка.

• физико-химические. При этом используются процессы коагуляции, окисления, сорбции, экстракции, электролиза, ультрафильтрации, ионообменной очистки, обратного осмоса. Это высокопроизводительный способ очистки, отличающийся высокой стоимостью. Позволяет очистить сточные воды от мелко- и грубодисперсных частиц, а также растворённых соединений.

• биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, поглощающих загрязнители сточных вод. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей.

В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные.

Механический метод очистки сточных вод.

Механический очистки воды рассматривается как начальный этап  очистки сточных вод предприятия, в ходе которого из сточных вод удаляются крупнодисперсные примеси с помощью фильтров грубой механической очистки.

Диапазон очистки, в котором механические методы очистки сточных вод помогают очищать воду, достаточно широк. При очистке бытовых сточных вод  до шестидесяти процентов примесей может быть удалено из воды, а в случае очистки промышленных сточных вод – до девяноста процентов примесей может быть удалено из воды при помощи механических методов очистки сточных вод. Подобные технологии могут использоваться при очистке воды на автомойке или НПЗ.

Кроме того, важно понимать, что механические методы очистки сточных вод, являясь на деле самыми дешевыми среди остальных методов очистки, призваны подготовить сточные воды для участия в процессах химической и биологической очистки. Крупнодисперсные взвеси, содержащиеся в сточных водах, могут повредить дорогое оборудование, работающее на основе методов биологической и физико-химической очистки.

Для удаления из воды таких механических примесей, как песок, гидроокись железа (ржавчина), используются фильтры осветления воды или, говоря простым языком,  механические фильтры. Механические фильтры представляют собой корпус из стекловолокна, наполненный фильтрующей загрузкой и блок управления, позволяющий проводить стадии взрыхления и отмывки загрузки в автоматическом режиме.

Существует три основных методы механической очистки сточных вод:
- технология  очистки воды при помощи отстаивания
- метод очистки сточных вод при помощи процеживания
- метод очистки сточных вод при помощи фильтрования

Наиболее крупнодисперсные взвеси, присутствующие в сточных водах, задерживают при помощи специальных проволочных решеток, сита и др. При этом методы механической очистки воды подразумевают использование таких устройств, как песколовки и нефте/маслоуловители.

Песколовками называют сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы. Маслоуловителями и нефтеловушками называют сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы.

Наконец, механические методы очистки сточных вод подразумевают также и фильтрование с использованием пористых и тканевых фильтров, таких как Waterboss, Waterboss 700, Waterboss 900, изготовленных из специальных материалов. Пористые фильтры, представляющие собой засыпную загрузку с пористой структурой, способны задерживать частицы диаметром 10 мкм.

Скорость фильтрования зависит от нескольких факторов: природы фильтрующего материала, характера загрязнителя, температуры воды. По мере насыщения верхних слоев загрузки процесс фильтрции переходит на нижерасположенные зоны: так происходит насыщение всего слоя загрузки.

Перечислим основные методы механической  очистки сточных вод, использующиеся в наши дни:
- метод очистки сточных вод при помощи статических отстойников

На НПЗ и подобных предприятиях нередко используют так называемей статические отстойники для промышленной очистки воды. В статических отстойниках из смеси воды и нефти удаляют примерно 90 процентов так называемой легкоотделимой нефти, более глубокое очищение в рамках данного метода очистки сточных вод не происходит, так как требует значительного времени.

- метод очистки сточных вод при помощи динамических отстойников

В рамках методов механической очистки сточных вод также активно используются динамические отстойники, в которых жидкость очищается в движении. В зависимости от того. вертикально или горизонтально движется жидкость отстойники подразделяются на горизонтальные и вертикальные.

- метод очистки сточных вод при помощи тонкослойных отстойников

В ходе очистки сточных вод на станциях очистки воды используются две технологии отделения различных загрязняющих частиц от воды: более легкие частицы всплывают, более тяжелые  осаждаются.  Чем больше высота стенок отстойника, тем дольше, соответственно, частицы всплывают или осаждаются. Уменьшение высоты стенок отстойника приводит к увеличению площади конструкции и ее удорожанию.

Чтобы решить эту проблему, были созданы трубчатые и пластинчатые тонкослойные отстойники.

В трубчатых отстойниках используют круто наклонные трубки и трубки с малым углом наклона, в которых осадок, благодаря естественному наклону трубок и их малому диаметру сползает в нижнюю часть трубки. Диаметр трубок, как правило, составляет 2-3 см, длина – около 1 м.

В пластинчатых отстойниках для очистки сточных  вод используются схожие принципы.  Пластинчатый отстойник для очистки сточных вод представляет собой пакет параллельно установленных пластин, вдоль которых движется жидкость. Пластинчатые отстойники бывают прямоточные и противоточные.

Сложность в применении как пластинчатых, так и трубчатых отстойников состоит в том, что в ходе эксплуатации такие отстойники легко могут быть забиты крупными кусками отложений, и выведены ими из строя.

Методы физико-химической очистки сточных вод.

Физические схемы очистки воды  основываются на взаимодействии обрабатываемой жидкости с неким реагентом ( коауглянтом или флокулянтом).  Данный реагент, в ходе химической очистки воды, взаимодействует с растворимыми соединениями, находящимися в очищаемой жидкости, вызывая превращение загрязнителей в нерастворимые соединения, которые затем отфильтровываются из сточных вод при помощи методов механической очистки сточных вод.
При этом те загрязнители , которые остаются в растворимой форме, в ходе применения методов физико-химической очистки переходят в какую-либо безвредную форму: таким образом возможно осуществить очистку воды от железа или солей жесткости.

Однако методы физико-химической очистки далеко не всегда обеспечивают полную очистку сточных вод от всех загрязняющих веществ. Чаще всего третьим этапом очистки сточных вод являются методы биологической очистки сточных вод.

Биологические методы очистки сточных вод.

Системы биологические очистки воды основываются на способности некоторых простейших и микроорганизмов к разложению сложных и опасных для человека органических соединений на простые и безопасные вещества: воду, азот, кислород, углекислый газ.

По типу сооружения для очистки сточных вод биологическим методом поразделяются на два типа: естественные и искусственные. Естественные сооружения для очистки сточных вод –это различные пруды, поля орошения и фильтрации. Однако в наши дни естественные сооружения для биологической очистки сточных вод используются реже, так как они доказали свою невысокую эффективность по сравнению с искусственными сооружениями для  очистки воды.

Искусственные сооружения для биологической очистки сточных вод представляют собой аэротенки: резервуары специальной формы,  в которых происходит взаимодействие растворенных в воде опасных веществ  с микроорганизмами и частичное обезжелезивание.
В ходе методов биологической очистки сточных вод в очищаемую воду подается активный ил, содержащий микроорганизмы, которые взаимодействуют с вредными веществами, содержащимися в воде.

Методы  биологической очистки сточных вод  позволяют  осуществить превращение органических загрязнений в безвредные продукты окисления - H2O, CO2, NO3-, SO42- и др. Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении, а так же способствующих умягчению воды.

Методы биологической очистки воды подразумевают глубокое знание физиологических процессов и биохимических особенностей простейших, составляющих часть активного ила.

Дело в том, что методы биологической очистки подразумевают строгий контроль  за температурой подающихся сточных вод, их кислотностью и щелочностью, концентрацией различных вредных веществ. Нередко в ходе практического применения методов биологической очистки сточных вод микроорганизмы гибли в результате превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в очищаемой воде. Поэтому в наши дни в ходе биологических методов очистки сточных вод используется разбавление очищаемой воды чистой водой для достижения оптимальных концентраций вредных веществ.

Выбор технологической системы очистки сточных вод.

Выбор технологической схемы очистки сточных вод

Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды: при сбросе в водоем - ПДС (предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимые концентрации веществ) , а при использовании очищенных сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления конкретных технологических процессов.

Для приготовления из сточных вод технической воды или обеспечения условий сброса очищенных сточных вод водоемов большое значение имеет технико-экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы водоиспользования [1-3]. Однако процесс замены современных производств безотходными, в том числе и с полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно длительный. Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы. В этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах.

Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса сточных вод в водоемы (совершенствование технологических процессов, повышение эффективности очистки сточных вод) . Сточные воды являются чистыми, если их отведение в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте водоиспользования.

Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей, присутствующих в сточных водах, до требуемых величин необходима достаточно глубокая очистка. Поэтому важное значение имеет надежный контроль степени очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно, возрастают трудности их определения [4]. Кроме того, контроль усложняется при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных водах.

Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы

еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении.

Китайская пословица гласит: "Если мы не изменим курс, то можем прийти туда,

куда направляемся". Если не изменить направление движения, многие районы

будут по-прежнему испытывать нехватку воды, многие люди будут по-прежнему

страдать, будут продолжаться конфликты из-за воды и новые площади ценных

сильно увлажненных земель будут уничтожены.

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального

использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных

проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко

осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по

очистке производственных сточных вод.

Темпы развития индустрии сегодня настолько высоки, что одноразовое

использование для производственных нужд запасов пресной воды – недопустимая

роскошь.

Поэтому ученые заняты разработкой новых бессточных технологий, что

практически полностью решит проблему защиты водоемов от загрязнения. Однако

разработка и внедрение безотходных технологий потребует определенного

времени, до реального перехода всех производственных процессов на

безотходную технологию еще далеко. Чтобы всемерно ускорить создание и

внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов безотходной

технологии будущего, необходимо решить проблему замкнутого цикла

водоснабжения промышленных предприятий. Замкнутые циклы промышленного

водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые

сточные воды в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для

пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение

малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший

экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности

очистки производственных сточных вод.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием,

можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения

этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии

технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также,

что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход

от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы

воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными

являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего

минимальное количество воды для охлаждения.

Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение

высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-

химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение

реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных

сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по

сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение.

Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической

очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач,

связанных с очисткой производственных сточных вод.

В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для

очистки сточных вод.

На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и

истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4

% национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные

затраты составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов -

48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1.

Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов,

Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут

быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов

производства различных отраслей промышленности, а также осадков,

образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного

ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее

биофлокулянта.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это

одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.