Классификация и состав сточных вод

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).

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.