Очистка сточных вод

Введение.

   Вода - ценнейший  природный ресурс. Она играет  исключительную роль в процессах  обмена веществ, составляющих  основу жизни. Огромное значение  вода имеет в промышленном  и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее  для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для  многих живых существ она служит  средой обитания.

   Рост  городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства,  значительное расширение площадей  орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых  условий и ряд других факторов  все больше усложняет проблемы  обеспечения водой.

Потребности в  воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления  используется в сельском хозяйстве.

   Много  воды потребляют химическая и  целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия.  Развитие энергетики также приводит  к резкому увеличению потребности  в воде. Значительное кол-во воды  расходуется для потребностей  отрасли животноводства, а также  на бытовые потребности населения.  Большая часть воды после ее  использования для хозяйственно-бытовых  нужд возвращается в реки в  виде сточных вод.

Дефицит пресной  воды уже сейчас становится мировой  проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского  хозяйства в воде заставляют все  страны, ученых мира искать разнообразные  средства для решения этой проблемы.

На современном  этапе определяются такие направления  рационального использования водных ресурсов: более полное использование  и расширенное воспроизводство  ресурсов пресных вод; разработка новых  технологических процессов, позволяющих  предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление  свежей воды.                   
 
 
 

1.Источники загрязнения внутренних водоемов 

   Под загрязнением  водных ресурсов понимают любые  изменения физических, химических  и биологических свойств воды  в водоемах в связи со сбрасыванием  в них жидких, твердых и газообразных  веществ, которые причиняют или  могут создать неудобства, делая  воду данных водоемов опасной  для использования, нанося ущерб  народному хозяйству, здоровью  и безопасности населения

   Загрязнение  поверхностных и подземных вод  можно распределить на такие  типы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое  - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

   Основными  источниками загрязнения и засорения  водоемов является недостаточно  очищенные сточные воды промышленных  и коммунальных предприятий, крупных  животноводческих комплексов, отходы  производства при разработке  рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного  транспорта; отходы первичной обработки  льна, пестициды и т.д. Загрязняющие  вещества, попадая в природные  водоемы, приводят к качественным  изменениям воды, которые в основном  проявляются в изменении физических  свойств воды, в частности, появление  неприятных запахов, привкусов  и т.д. в изменении химического  состава воды, в частности, появление  в ней вредных веществ, в  наличии плавающих веществ на  поверхности воды и откладывании  их на дне водоемов.

   Производственные  сточные воды загрязнены в  основном отходами и выбросами  производства. Количественный и  качественный состав их разнообразен  и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов;  их делят на две основные  группы: содержащие неорганические  примеси, в т.ч. и токсические,  и содержащие яды.

   К первой  группе относятся сточные воды  содовых, сульфатных, азотно-туковых  заводов, обогатительных фабрик  свинцовых, цинковых, никелевых руд  и т.д., в которых содержатся  кислоты, щелочи, ионы тяжелых  металлов и др. Сточные воды  этой группы в основном изменяют  физические свойства воды.

   Сточные  воды второй группы сбрасывают  нефтеперерабатывающие, нефтехимические  заводы, предприятия органического  синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные  нефтепродукты, аммиак, альдегиды,  смолы, фенолы и другие вредные  вещества. Вредоносное действие  сточных вод этой группы заключается  главным образом в окислительных  процессах, вследствие которых  уменьшается содержание в воде  кислорода, увеличивается биохимическая  потребность в нем, ухудшаются  органолептические показатели воды.

   Нефть  и нефтепродукты на современном  этапе являются основными загрязнителями  внутренних водоемов, вод и морей,  Мирового океана. Попадая в водоемы,  они создают разные формы загрязнения:  плавающую на воде нефтяную  пленку, растворенные или эмульгированные  в воде нефтепродукты, осевшие  на дно тяжелые фракции и  т.д. При этом изменяется запах,  вкус, окраска, поверхностное натяжение,  вязкость воды, уменьшается количество  кислорода, появляются вредные  органические вещества, вода приобретает  токсические свойства и представляет  угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной  для употребления тонну воды.

   Довольно  вредным загрязнителем промышленных  вод является фенол. Он содержится  в сточных водах многих нефтехимических  предприятий. При этом резко  снижаются биологические процессы  водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический  запах карболки.

   На жизнь  населения водоемов пагубно влияют  сточные воды целлюлозно-бумажной  промышленности. Окисление древесной  массы сопровождается поглощением  значительного количества кислорода,  что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна  и другие нерастворимые вещества  засоряют воду и ухудшают ее  физико-химические свойства. На рыбах  и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые  сплавы. Из гниющей древесины  и коры выделяются в воду  различные дубильные вещества. Смола  и другие экстрактивные продукты  разлагаются и поглощают много  кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме  того, молевые сплавы сильно засоряют  реки, а топляк нередко полностью  забивает их дно, лишая рыб  нерестилищ и кормовых мест.

   Атомные  электростанции радиоактивными  отходами загрязняют реки. Радиоактивные  вещества концентрируются мельчайшими  планктонными микроорганизмами  и рыбой, затем по цепи питания  передаются другим животным. Установлено,  что радиоактивность планктонных  обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие  повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению  в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение  новых городов значительно увеличили  поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными  бактериями и гельминтами. В еще  большей степени загрязняют водоемы  моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят  широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние  на биологический и физический режим  водоемов. В результате снижается  способность вод к насыщению  кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

   Вызывает  серьезное беспокойство загрязнение  водоемов пестицидами и минеральными  удобрениями, которые попадают  с полей вместе со струями  дождевой и талой воды. В результате  исследований, например, доказано, что  инсектициды, содержащиеся в воде  в виде суспензий, растворяются  в нефтепродуктах, которыми загрязнены  реки и озера. Это взаимодействие  приводит к значительному ослаблению  окислительных функций водных  растений. Попадая в водоемы, пестициды  накапливаются в планктоне, бентосе,  рыбе, а по цепочке питания  попадают в организм человека, действуя отрицательно как на  отдельные органы, так и на  организм в целом.

В связи с  интенсификацией животноводства все  более дают о себе знать стоки  предприятий данной отрасли сельского  хозяйства.

   Сточные  воды, содержащие растительные волокна,  животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов  и овощей, отходы кожевенной и  целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов,  предприятий мясомолочной, консервной  и кондитерской промышленности, являются причиной органических  загрязнений водоемов.

   В сточных  водах обычно около 60% веществ  органического происхождения, к  этой же категории органических  относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения  в коммунально-бытовых, медико-санитарных  водах и отходах кожевенных  и шерстомойных предприятий.

   Нагретые  сточные воды тепловых ЭС и  др. производств причиняют "тепловое  загрязнение", которое угрожает  довольно серьезными последствиями:  в нагретой воде меньше кислорода,  резко изменяется термический  режим, что отрицательно влияет  на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные  условия для массового развития  в водохранилищах сине-зеленых  водорослей - так называемого "цветения  воды". Загрязняются реки и  во время сплава, при гидроэнергетическом  строительстве, а с началом  навигационного периода увеличивается  загрязнение судами речного флота. 

2. Методы  очистки сточных вод 

   В реках  и других водоемах происходит  естественный процесс самоочищения  воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы  были невелики, реки сами справлялись  с ними. В наш индустриальный  век в связи с резким увеличением  отходов водоемы уже не справляются  со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать,  очищать сточные воды и утилизировать  их.

   Очистка  сточных вод - обработка сточных  вод с целью разрушения или  удаления из них вредных веществ.  Освобождение сточных вод от  загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом  производстве имеется сырье (сточные  воды) и готовая продукция (очищенная  вода).

   Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

   Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

   Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

   При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ.          Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

   Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

   Среди методов очистки сточных вод большую роль играет биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.