Какие вещества содержаться в сточных водах

Отдельно выделяют биологическую составляющую – бактерии, вирусы и других виды микроорганизмов. Они представляют особую опасность, становятся источником эпидемий при неправильной очистке.

Существует несколько определений сточных вод — согласно Водному кодексу, ФЗ №416, ГОСТ 17.1.1.01-77, различным международным документам. Они не тождественны друг другу, и из-за этого порой случаются различные юридические казусы, которые, впрочем, имеют малое отношение к технологиям очистки стоков. Если вывести усреднённую позицию, то без особой погрешности можно дать следующее определение.

Сточные воды – воды, которые образуются в результате бытовой и производственной деятельности человека, а также собираются на водосборной антропогенной (то есть созданной с участием человека) площади и в дальнейшем отводятся в места их утилизации. Важно подчеркнуть, что, например, атмосферные осадки, выпадающие над нетронутыми лесными массивами и стекающие в реки, к сточным водам не относятся, а над скверами, парками, карьерами — относятся.

Типы сточных вод и основные загрязнители

Ключевым моментом в образовании сточных вод является жизнедеятельность человека. Основная идея юридических определений состоит в том, что человечество ответственно за изменение состава той части естественного круговорота воды, которая задействуется в его деятельности, и должно, по меньшей мере, не ухудшать (а в идеале и улучшать) воду, возвращаемую в природу.

Как образуются сточные воды?

Сточные воды можно разделить на 3 глобальных класса по их происхождению.

1) Поверхностные. Образуются в процессе выпадения атмосферных осадков, таяния снегов, в дальнейшем собираются на различных объектах, созданных человеком. При этом обычно собирают пыль различного состава (резиновая крошка, стройматериалы и грунты, копоть и так далее), различные нефтепродукты (капли масел, мазута, топлива, проливы технологических жидкостей), различные соли и окислы металлов, в том числе цветных и тяжёлых (из выхлопных газов, выбросов ТЭЦ).

2) Хозяйственно-бытовые. Основной источник — жизнедеятельность человечества именно как сообщества биологических организмов. Основные загрязнения — биогенного состава (экскременты, отмершие покровы, пищевые остатки) и попутные для бытовой деятельности (например, ПАВ). Совокупность биогенных загрязнителей, по сути, представляет собой набор белков, жиров, углеводов, макро- и микроэлементов и продуктов их распада, хотя с обывательской точки зрения это может показаться парадоксальным. В дальнейшем это обстоятельство необходимо иметь в виду при рассмотрении методов очистки.

3) Промышленные. Самый разнообразный по содержанию класс, поскольку количество и состав загрязнителей и их сочетание могут быть самыми разными и неожиданными. Стоит отметить, что потенциально именно промышленные сточные воды могут являть собой наибольшую опасность для окружающей среды. Это связано с тем, что именно в них могут содержаться сильнодействующие ядовитые вещества (например, цианиды, ртуть, фосфорорганические и полихлорированные ксенобиотики, радиоактивные отходы), способные в минимальных количествах полностью уничтожить любые жизненные формы на обширных территориях на длительный период.

Что содержат сточные воды?

Разберёмся подробнее, какие загрязнители могут содержаться в сточных водах.

Нормативная документация в России отталкивается от противного, вводя ограничения на содержание в стоках определённого перечня веществ. Это регламентировано Приказом №552 от 13 декабря 2016 года Министерства сельского хозяйства РФ. Основная доля указанных там загрязнителей больше относится к промышленным стокам. В хозяйственно-бытовых сточных водах выделяется 13-16 основных показателей, которые можно разделить на несколько классов.

1) Органические вещества биологического происхождения и продукты их распада. Описываются показателями БПК, ХПК, азота аммонийного, нитритов, нитратов, фосфатов. Это так называемые органические сточные воды

2) Мутность воды, описываемая содержанием взвешенных веществ

3) Попутные бытовой жизнедеятельности человека ПАВ (поверхностно-активные вещества или детергенты, в просторечии – моющие средства) и общие нефтепродукты (преимущественно горюче-смазочные материалы).

4) Транзитные минеральные вещества и свойства воды, которые мало меняются при прохождении воды через человечество и свойственны ей по самой природе. Это сульфаты, хлориды, частично железо, жёсткость, рН-фактор.

Поверхностные сточные воды, как правило, проходят мониторинг по взвешенным веществам и нефтепродуктам как наиболее типичным антропогенным загрязнениям.

Стоит отметить, что в случае сброса стоков в централизованную канализацию более высокого уровня (районную, городскую), её операторы вправе устанавливать свои нормативы, отличающиеся от требований к сбросам в водные объекты. Это связано с тем, каким набором оборудования располагает тот или иной эксплуатант централизованных очистных сооружений и насколько он может убрать то или иное загрязнение. К сожалению, в нашей стране реалии таковы, что иногда этим правом, а также монопольным положением злоупотребляют, выставляя трудновыполнимые требования и выводя тем самым абонентов на дополнительные финансовые затраты.

Также необходимо учитывать тот факт, что сброс даже очищенных стоков «на рельеф» – овраги, болота и тому подобное – в настоящее время в РФ находится в серой законодательной зоне и фактически не разрешён.

Чем вредны сточные воды?

Поступление неочищенных сточных вод в природу может привести к катастрофических последствиям. Можно выделить следующие примеры негативного воздействия.

1) Снижение продуктивности водоёмов. Массовое падение популяции рыб, особенно ценных пород (как наиболее чувствительных к загрязнениям), появление мутаций, накопление токсинов в пищевых видах.

2) Замещение ценных видов растений и животных паразитными. При сбросе неочищенных хозяйственно-бытовых стоков из-за обилия питательных веществ происходит бурное цветение водоёмов — распространение примитивных организмов. При этом происходит падение биоразнообразия, многие виды не выдерживают конкуренции и вытесняются. Широко известны примеры — массовое размножение медуз в Южно-Китайском море, засорение «мусорной» рыбой – ротаном многих видов в России.

3) Тотальное уничтожение жизни или появление долговременных тяжёлых последствий для биосообщества, в том числе и человека. Из наиболее ярких примеров стоит указать синдром Минамата, вызванный сбросом неочищенных ртутьсодержащих стоков в Японии; загрязнение реки Теча радиоактивными отходами ПО «Маяк»; до сих пор выявляющиеся массовые мутации вследствие попадания американского боевого дефолианта «Агент Оранж» в водоёмы Вьетнама с поверхностными стоками.

Как очищать сточные воды?

Разобравшись с появлением, классификацией сточных вод и их делением по загрязнителям, посмотрим, как происходит их очистка.

Все методы очистки можно поделить на несколько основных групп. Сразу стоит отметить, что деление укрупнённое, и существуют методы, находящиеся на стыке.

1) Механическая очистка. Это любые методы, при котором происходит выделение включений различной степени крупности и фазы, при этом химический состав стока не меняется или меняется незначительно (как правило, при различных дозациях реагентов),  а также не меняются фазовые состояния воды. Это различные решётки, сетчатые фильтры, жироловки, песколовки, сепараторы, волоконные и плёночные фильтры. Частично сюда относится и флотация.

2) Физическая очистка. Сюда можно отнести технологии, при которой сточной воде придаётся некоторая дополнительная энергия. За счёт этого происходит выделение загрязнений и меняется химический состав воды. Дистилляция, электрокоагуляция, центрифугирование, электродеионизация – примеры таких методов. Из стыковых способов можно отметить ионообменные технологии.

3) Химическая очистка. Предполагает добавку различных реагентов, при которых происходят реакции, изменяющие химический состав стока. Целевые загрязнения при этом удаляются в виде осадка, газовыделения, коагуляции и подобных процессов. Стоит отметить, что биологический метод, широко применяемый для очистки хозяйственно-бытовых стоков, является разновидностью химического класса. Микроорганизмы используют различные ферменты для проведения реакций, разлагающих сложные органические загрязнения до простых – воды, углекислого газа, метана, азота и кислорода. Для интенсификации применяются физические методы, например принудительное насыщение кислородом – аэрация, но в основе процесса лежат именно химические реакции.

Таким образом, мы видим, что для очистки от практически любого загрязнения можно подобрать ту или иную технологию. К сожалению, не все методы являются дешёвыми и эффективными, но, как правило, дорогостоящие или низкоэффективные (в силу своей природы) методы применяются для очистки от специфичных промышленных загрязнителей. Поэтому очень важно минимизировать попадание таких веществ в стоки. Также следует иметь в виду, что смеси некоторых веществ например, гликоли) могут вести себя непредсказуемо и требовать принципиально разных методов очистки в зависимости от соотношений в смеси и внешних факторов (например, температуры стока). Это делает очистку таких стоков затратным мероприятием, а к тому же повышает риски неполной обработки. Поэтому сейчас пристальное внимание обращают на разведение стоков различной природы в разные системы очистки, поскольку переработка их в общей массе может быть существенно дороже и неудобнее, чем по отдельности.

Перекачка сточных вод

Разобравшись с появлением, классификацией сточных вод и их делением по загрязнителям, посмотрим, как происходит их перекачка и очистка.

Перед очисткой стоки необходимо собрать и доставить до комплекса очистных сооружений. Осуществляется это с помощью канализационных насосных станций (КНС). Среди них можно выделить несколько групп.

1) Локальные КНС. Собирают стоки непосредственно от потребителей, как правило, наименьшие по размеру, обычно из металла или стеклопластика. Обычно не несут основной усредняющей функции.

2) Магистральные КНС. В них собирается сток с крупных водопотребителей и локальных КНС. Уже могут работать как промежуточные усреднители. Обычно выполняются из железобетона, при этом часто разделены на 2 зоны – сухую, где располагаются насосы и электрооборудование, и собственно резервуар-накопитель.

3) Усреднители. В принципе, функция усреднения осуществляется всеми КНС, но именно для усреднителей она является основной. Если главный функционал КНС – передать под напором стоки далее, то задача усреднителя – сделать его равномерным по времени. Поэтому усреднители обычно ставятся перед очистными сооружениями. У них огромные по сравнению с другими КНС размеры резервуара, позволяющие аккумулировать до суточного объёма стока. Также управление усреднителем более интеллектуально и завязано с управлением очистными сооружениями, ведь необходимо не только обеспечивать стабильный напор и производительность насосов, но и прогнозировать будущие поступления стоков. Это связано с тем, что, с одной стороны – нельзя допустить переполнения усреднителя, с другой – нельзя осушить его и оставить очистные сооружения без оперативного запаса стоков.

Итак, пройдя путь через канализационные коллекторы, КНС и усреднители, стоки готовы к поступлению на очистку.

Все методы очистки можно поделить на несколько основных групп. Сразу стоит отметить, что деление укрупнённое, и существуют методы, находящиеся на стыке.

Виды КНС

Автор: ООО “НПО “Агростройсервис”
Дата публикации: 18.02.2020