- •Содержание
- •Введение Источники образования, количество и состав хозяйственно-бытовых сточных вод
- •Требования к качеству очищенных вод и условия их сброса в водоемы
- •Сущность процессов, используемых при очистке хбсв.
- •1. Сравнение существующих способов очистки.
- •2. Физико-химические методы
- •3. Технологическая схема двухступенчатой доочистки сточных вод
- •4. Сорбционный фильтр
- •5. Расчёт сорбционного фильтра
- •Заключение
- •Список литературы
Требования к качеству очищенных вод и условия их сброса в водоемы
Требования к эффективности очистки сточных вод определяются общим состоянием природной среды и, в частности, качеством воды в водоемах и водотоках.
Каждый водоем в естественном состоянии населен определенным сообществом организмов, состав и интенсивность энергетического обмена которого определяется климатическими и биотическими факторами.
Ни одно сообщество организмов не бывает совершенно стабильным в течение времени. Отмирающие организмы непрерывно замещаются другими. В результате внешних воздействий может произойти появление в данном биоценозе других видов, более приспособленных к изменившимся условиям. В сходных местах обитания существуют сходные сообщества, и в случае их изменения различные виды обычно сменяют друг друга с определенной последовательностью, которую называют сукцессией.
Естественный процесс сукцессии обычно приводит к уменьшению количества воды в водоемах. Этот процесс ускоряется по мере уменьшения глубины водоема. Каждое сообщество наращивает дно путем отложения остатков отмирающих организмов, разложение органических остатков приводит к повышению в воде концентрации органического вещества и биогенных элементов, (азота и фосфора и др.), в результате синтезируется еще больше органического вещества, водоем мелеет, сукцессия продвигается к центру водоема, в конце концов превращая его в болото, а затем в обычный лес.
В естественных условиях сукцессия происходит крайне медленно, в условиях интенсивного антропогенного воздействия "старение" рек и озер происходит в течение десятилетий вместо сотен и тысяч лет их естественной эвтрофикации - явления, заключающегося в повышении уровня продуктивности водных экосистем, сопровождающегося изменением видового состава гидробионтов. В основном этот процесс определяется поступлением в водоемы большого количества органических веществ и биогенных элементов, главным образом азота и фосфора. Самоочищающая способность рек и озер ограничена и при ее превышении накопление органических и биогенных загрязнений увеличивается прогрессивно, что может привести к полной потере способности водоема к самоочищению.
Для оценки самоочищающей способности водоемов в условиях незначительного загрязнения легкоразлагаемым органическим веществом при рассредоточенных выпусках сточных вод достаточно обычных санитарно-гигиенических показателей, определения разбавления сточных вод, изучения кислородного режима водоема. Однако при современных масштабах загрязнения водной среды, плотности распределения его источников, увеличении количества и номенклатуры загрязняющих веществ проблемы самоочищения водоемов существенно обострились. Понятие "самоочищение" подразумевает совокупность физических, химических, биологических и других процессов, приводящих к восстановлению качества воды до уровня, соответствующего водоемам и водотокам, не подвергающимся загрязнению. В конечном счете самоочищение часть общеприродного процесса трансформации вещества и энергии, при котором происходит распад загрязняющих веществ до соединений, включаемых в круговорот вещества и энергии в биосфере. Если происходит снижение концентрации загрязнений в результате простого разбавления, переноса в другие районы акватории и т.п., то это нельзя считать самоочищением.
Основным фактором естественного процесса трансформации вещества и энергии в биосфере, а следовательно и процесса самоочищения, являются живые организмы. Академик В.И.Вернадский указывает, что "нет химической силы, постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы". Формирование биологически чистой (полноценной) воды, не содержащей токсических и радиоактивных веществ, патогенных организмов, имеющей все необходимые соли, микроэлементы и метаболиты, протекает под влиянием гидро-бионтов.
Основную роль в самоочищении водоемов играют бактерии, обладающие огромным разнообразием форм метаболизма и развивающиеся при крайне разнообразных условиях среды: температуре, рН, концентрациях кислорода, требующих в качестве питательного субстрата только органические или только минеральные вещества и т.д. Именно широкие метаболические возможности бактерий и позволяют вовлекать в круговорот практически все вещества естественного происхождения и многие синтезированные человеком вещества.
В настоящее время в круговороте вещества и энергии в природе большое значение имеет потребление воды на питьевые и хозяйственные нужды, очистка образующихся сточных вод и сброс очищенной воды в водоем. Полвека назад перед сбросом в водоем достаточно было понизить концентрацию взвешенных органических веществ при отстаивании и провести обеззараживание сточных вод, затем ужесточились требования к сбросу в составе сточных вод различных токсических веществ. В настоящее время перечень веществ, имеющих ограничение концентрации при сбросе в водоем, насчитывает более 1300 наименований, предъявляются требования к удалению биогенных элементов, главным образом азота и фосфора. [1]
Перечень основных предельно допустимых концентраций и показателей относительной опасности вредных веществ приведен в таблице 2. [2]
Таблица 2
Вещество |
ПДК, мг/л, для водоемов |
Показатель относительной опасности сброса вещества в водоемы, усл. т/т | |
Хозяйственно-питьевого и культурно-бытового пользования |
Рыбо-хозяйственного назначения | ||
Взвешенные вещества |
0,25/075* |
0,25/9,75** |
4/1,33** |
Минеральный состав |
1000 |
- |
0,001 |
Растворимый кислород |
4 |
6/4** |
0,17/0,25** |
БПК |
3/6* |
3 |
0,33 |
Аммиак (по азоту) |
2 |
0,05 |
20 |
Барий |
0,1 |
0,001 |
10 |
Железо |
0,5 |
0,5/0,05*** |
2/20*** |
Калий |
- |
50 |
0,02 |
Калий (двухромовокислый) |
- |
- |
20 |
Кальций |
- |
- |
0,0055/1,64*** |
Кремний |
10 |
0,05 |
20 |
Магний |
- |
40/0,94*** |
0,025/1,06*** |
Медный купорос |
0,001 |
0,004 |
250 |
Медь |
1 |
0,001/0,005*** |
1000/200*** |
Мочевина |
0,5 |
- |
2 |
Мышьяк |
0,05 |
0,05/0,01*** |
20/100*** |
Натрий |
- |
120 |
0,008 |
Никель |
0,1 |
0,01 |
100 |
Нефтепродукты |
0,3 |
0,05 |
20/20*** |
Нитраты (по азоту) |
10 |
9,1 |
0,11 |
Нитриты |
1 |
- |
1 |
ОПСМ |
0,5 |
- |
2 |
Полиакриламид |
2 |
- |
0,5 |
Ртуть |
0,0005 |
0,002/0,001*** |
500/1000*** |
Свинец |
0,003 |
0,1/0,001*** |
10/100*** |
Сероуглерод |
1 |
1 |
2 |
СПАВ |
- |
0,5 |
2 |
Сульфаты |
500 |
100 |
0,01 |
Сурьма |
0,05 |
- |
20 |
Тиомочевина |
0,03 |
1 |
1 |
Фенол |
0,001 |
0,001 |
1000 |
Фосфор |
- |
0,1 |
10 |
Фтор |
1,5 |
0,05 |
20 |
Хлор активный |
Отсутствие |
Отсутствие |
50000 |
Хлориды |
350 |
300 |
0,003 |
Хром (шестивалентный) |
0,1 |
0,001/0,001*** |
1000/100*** |
Цианиды |
0,1 |
0,05 |
20 |
Цинк |
1 |
0,01/0,05*** |
100/20*** |
CCl4 |
0,3 |
- |
3,33 |
*В числителе - для водоемов, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, в знаменателе – для купания, спорта, отдыха.
**В числителе – для водоемов, используемых для воспроизводства ценных пород рыб, в знаменателе – для всех других рыбохозяйственных целей.
***В знаменателе для морских водоемов.
Основными документами, определяющими требования к качественному и количественному составу очищенных вод, являются: "Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения" СанПиН 4630-88 от 01.01.89 г., "Правила охраны поверхностных вод (типовые положения)", "Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов", "Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов", ГОСТы "Охрана природы. Гидросфера".
Требования к условиям отведения сточных вод в поверхностные водоемы распространяются на существующие выпуски производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностного стока с территорий населенных мест и производственых объектов, сточные воды отдельно стоящих жилых домов и производственных зданий и т.п., на все проектируемые выпуски сточных вод.
Учитывая, что большинство водоемов в Российской Федерации в настоящее время отнесено к рыбохозяйственным, при разработке технологий и сооружений очистки сточных вод приходится ориентироваться на требования, предъявляемые к этой категории водоемов.
Следует отметить, что в России по сравнению с другими странами к качеству очищенных сточных вод предъявляются наиболее высокие, часто чрезмерные требования. Для сравнения можно привести требования для воды рыбохозяйственных водоемов в РФ и нормы на сброс городских сточных вод в некоторых странах по БПК (таблица 3). [1]
Таблица 3
Показатель
|
РФ
|
США
|
ФРГ
|
Великобритания
|
Франция
|
Швейцария
|
Бельгия
|
БПК5, мг/л
|
3(БПКполн.)
|
20
|
25
|
20
|
20-40
|
20
|
15-50
|
При сбросе воды в черте населенного пункта требования, установленные к составу и свойствам воды водоема, относятся и к самим сточным водам. При поступлении в водоем нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности, сумма отношений концентраций (C1 ,C2, …, Сn) каждого из веществ в этом водоеме к соответствующим ПДК не должна превышать 1:
С1 С2 Сn
—— + —— +........+ —— = 1
ПДК1ПДК2ПДКn
В этих условиях зачастую очищенная сточная вода должна быть чище питьевой, предусмотренной соответствующими ГОСТами на питьевую воду, а качество воды во многих, даже экологически благополучных водоемах не соответствует требованиям правил по охране водных ресурсов.
Сопоставление требований по удалению из сточных вод органических загрязнений, взвешенных веществ и химических загрязнений для реальных условий выявит перечень ингредиентов, удаление которых является определяющим. Удаление прочих загрязнений произойдет как сопутствующий эффект.
Достижения науки и техники в настоящее время дают возможность разработать технологии очистки, позволяющие получить воду высокого качества, применяя механические, физико-химические и, в качестве основных, биологические методы.
Требования к качеству очищенных сточных вод должны базироваться на соответствии экологической необходимости, экономической целесообразности и технологических возможностей.
Завышенные требования к качеству очищенных вод часто приводят к противоположным результатам в области охраны водоемов от загрязнения. Экономически осуществимые в настоящее время проекты по очистке сточных вод, предусматривающие снижение концентрации основных загрязнений на 90-95%, не согласовываются органами санэпиднадзора и охраны природы, в результате чего задерживается строительство очистных сооружений и в водоемы продолжают сбрасываться неочищенные сточные воды. В других случаях затрачиваются финансовые и материальные ресурсы для осуществления глубокой очистки сточных вод, в то время как мощность очистных сооружений не обеспечивает полную биологическую очистку всех сточных вод населенного пункта.
По современным требованиям к качеству очищенных сточных вод практически все отводимые сточные воды должны подвергаться глубокой очистке. Простые расчеты показывают, что для получения одинакового экологического эффекта от водоохранных мероприятий, т.е. изъятия из сточных вод заданного количества загрязняющих веществ, при биологической очистке неочищенных сточных вод (20,5%) необходимо затратить в 10 раз меньше финансовых и материальных ресурсов, чем при глубокой очистке сточных вод, прошедших очистные сооружения (79,5%).
Для осуществления полной биологической очистки сточных вод при удалении основных загрязнителей на 95% необходимы практически такие же затраты, как для глубокой очистки с удалением еще 10-12% загрязнений, то есть эффективность инвестиций в строительство сооружений глубокой очистки на порядок ниже, чем в строительство сооружений полной биологической очистки. В связи с тем, что более 20% сточных вод сбрасываются в водоемы в настоящее время без очистки, для обеспечения необходимого санитарно-гигиенического эффекта оздоровления водоемов следует обеспечить прежде всего полную биологическую очистку всех сточных вод. Только после этого можно будет определить реальные нормативы сброса сточных вод в водоемы. [1]