Состав и свойства сточных вод

В целях защиты рек и озер от загрязнения и предотвращения негативных воздействий установлены нормативы их состава для систем канализации предприятий, осуществляющих сброс сточных вод.

В целях превышения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, нарушающих надежность и бесперебойность работы городских сетей, они обязаны возмещать ущерб коммуникациям и водным объектам.

Рассмотрим, из чего состоят сточные воды разных категорий, какие показатели подлежат стандартизации, анализу и контролю.

Классификация сточных вод

Все категории СВ характеризуются большим разнообразием. С целью систематизации их свойств приведена классификация по составу и фазово-распределенному состоянию загрязняющих веществ, обнаруженных в сточных водах.

Состав и свойства

Качества СВ определяются их источником.

Рассмотрим 3 категории отходов:

• семья;
• атмосферный;
• производство

Хозяйственно бытовые

Бытовые (коммунальные) сточные воды образуются при работе душевых, прачечных, санузлов, а также в результате деятельности предприятий инфраструктуры общественного питания – столовых, кафе, ресторанов. Состав этих сточных вод аналогичен составу СТО населенных пунктов.

Внутренние воды делятся на 2 категории:

1. Фекальные отходы. Наиболее важными загрязнителями являются физиологические выделения.
2. Бытовые отходы. Загрязнено бытовыми отходами и моющими средствами.

Эти воды имеют относительно постоянный состав и высокую концентрацию загрязнений.

Важнейшими примесями являются органические вещества растительного и животного происхождения, а также большое количество микроорганизмов (в том числе болезнетворных) — продуктов жизнедеятельности человека, наиболее опасных с эпидемиологической точки зрения.

Для очистки бытовых сточных вод обычно используются биологические технологии; компании отправляют воду этой категории на городские водоочистные сооружения и не несут ответственности за качество.

Бытовые сточные воды составляют около 85% от общего объема городских сточных вод. Большинство очистных сооружений специально ориентированы на этот тип сточных вод.

Помимо бытовых отходов, в городскую канализацию попадают промышленные сточные воды и небольшой объем атмосферных вод. Типичный состав бытовых сточных вод с небольшой примесью промышленных сточных вод представлен в таблице выше.

Атмосферные

Атмосферные (дождевые или ливневые) воды собираются с промышленных территорий, городских территорий и объектов транспортной инфраструктуры. Сточные воды этой категории образуются в результате вымывания загрязняющих веществ с территории при таянии снега и выпадении дождей.

Помимо обычных загрязнителей, в их составе могут присутствовать специфические примеси, характерные для производственных процессов, в том числе попадающие на покрытия в промышленных зонах при разливах и авариях.

Кроме того, на качественный и количественный состав поверхностного стока влияют:

• степень благоустройства территории;
• интенсивность движения;
• плотность населения.

Эти сточные воды сбрасываются во внешнюю (дождевую) городскую сеть.

Сточные воды предпринимательских территорий более сложны по составу, а концентрация загрязняющих веществ в них выше, чем в городских поверхностных стоках.

Атмосферные воды с незагрязненных производственных территорий сбрасываются в отдельную канализацию или сбрасываются в водный объект незагрязненными. Загрязненная вода очищается перед сбросом в водоем.

Одним из вариантов регулирования загрязненного поверхностного стока является стимулирование благоустройства территорий.

Промышленные

Промышленные сточные воды образуются промышленными предприятиями и включают следующие категории:

1. Продукция, образующаяся в результате основных технологических процессов. Наиболее загрязненная имеет значительный объем.
2. Вода из охлаждаемого оборудования и вспомогательного оборудования, например, из теплообменников. Характеризуется высоким потреблением, низким уровнем загрязнения. Они считаются условно чистыми.
3. Канализация из хозяйственных помещений и служебных помещений. Они имеют небольшой объем выбросов и большой объем загрязняющих веществ.

Источники образования

В технологических процессах источниками сточных вод являются:

• образуются в результате химических реакций;
• выделяются в процессах промывки и обработки сырья;
• водные экстракты и абсорбенты;
• холодильное оборудование и готовая продукция;
• прочие воды, сливаемые из производственного оборудования – вакуумных насосов, конденсаторов, систем гидрозольного удаления, а также после мойки помещений, оборудования, емкостей.

Качество СВ

Количество, состав и концентрация промышленных ПО непостоянны, весьма разнообразны и напрямую зависят от отрасли, функций и режимов технологических процессов.

Например, в производстве электростали на формирование качества сточных вод влияют стадия выплавки стали, состав шихты, удельный расход воды на газоочистку и многие другие параметры.

Состав СВ, образующихся при химической обработке тканей, определяется объемом и качеством примесей волокна, красителей и реагентов, а концентрация СВ – скоростью удаления воды.

Переработанное сырье вносит существенный вклад в формирование состава SW. Большинство предприятий содержат в сточных водах как минеральные, так и органические загрязнители в различных пропорциях.

Например, основными компонентами загрязнителей сточных вод являются:

• на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях — нефть и ее производные;
• на металлургических заводах — преимущественно вещества минерального происхождения, особенно известь, кремний, железо.
• на обогатительных фабриках — руда;
• на мясоперерабатывающих предприятиях — жир животный, отходы крови, мясо, непереваренные корма животного происхождения, соль поваренная.

В состав сухих веществ на фабриках по окраске и отделке шелка входят углеводороды, спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, органические и минеральные кислоты и ароматические соединения.

Уровень загрязненности

Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах разных предприятий неодинаковы.

Уровень загрязнения промышленных сточных вод можно разделить на 3 категории:

1. Условно чистый. Они не требуют очистки, так как в результате попадания СВ в водоем физико-химические свойства воды остаются неизменными.
2. Одобрено регулирующими органами. Сточные воды очищаются до предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ. Сброс сточных вод, содержащих небольшое количество примесей, не может повлиять на качество воды в водоеме.
3. Загрязненный. Это сточные воды, сбрасываемые в водный объект без очистки или недостаточно очищенные. Уровень загрязняющих веществ превышает ПДК, но учитываются процессы разбавления и самоочищения в водоеме.

Наибольшую опасность для водных объектов представляют промышленные сточные воды. Перед сбросом в канализацию или водоемы сточные воды должны быть очищены на местных очистных сооружениях до достижения нормативных показателей.

Очистка требует сложных и дорогостоящих технических сооружений и применения комбинации различных методов (химических, физико-химических, биологических). Такие сточные воды принимаются в централизованную канализацию с определенными ограничениями.

Химические и физические показатели

Для определения состава сточных вод проводится химический анализ по следующим показателям:

1. Температура.
2. Раскраска. Определяется в градусах.
3. прозрачность. Указывает степень загрязнения сточных вод нерастворенными и коллоидными примесями.
4. Запах. Органолептический показатель наличия пахучих веществ. Запах определяют в баллах и характеризуют как «гнилой», «землистый», «затхлый» и т д.
5. Водородный индикатор pH.
6. Сухие остатки (общая минерализация). Показатель концентрации растворенных органических и минеральных примесей. Измеряется в мг/л.
7. Прокаленный остаток (зольность), мг/л. Отражает уровень минералов.
8. Взвешенные вещества, мг/л. Это крупные частицы (более 10-4 см) глины, песка, силикатов, не прошедшие бумажные фильтры.
9. Окисляемость, мг О2/л. Показатель общей концентрации окисляемых компонентов. Определяется расходом окислителя (кислорода).

Когда в анализе используется дихромат калия, окисляемость дихромата называется химической потребностью в кислороде (ХПК).

При окислении с участием аэробных бактерий определяют биохимическую потребность в кислороде (БПК) – показатель загрязнения воды, характеризующий способность бактерий переваривать органические вещества.

Значение БПК почти точно совпадает с истинным потреблением кислорода в процессе очистки сточных вод.

Загрязнителями сточных вод плодоовощных консервных заводов являются частицы почвы, отходы овощей и фруктов. У них высокая биологическая потребность в кислороде.

Способность загрязняющих веществ в сточных водах подвергаться биохимическому окислению характеризуется соотношением БПКобщ и ХПК, это важный показатель – чем выше показатель, тем больше органических веществ будет удалено при биологической очистке.

Соотношение БПКобщ и ХПК после биоочистки заметно снижается, что свидетельствует об удалении биологически окисляемых веществ.

Показателями качества отходов также являются:

• азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный);
• хлориды;
• сульфаты;
• фосфаты;
• тяжелые металлы;
• ПАВ;
• нефтяные продукты;
• растворенный кислород.

Объем последнего показателя свидетельствует о гигиеническом состоянии водоема – при наличии в СВ загрязняющих веществ показатель снижается, так как он используется для окисления этих веществ.

Состав бумажной фабрики SW характеризуется следующими аналитическими данными (в мг/л):

• общий баланс – 2285;
• полезные ископаемые –1571;
• волокна –717;
• известь (оксид кальция) –233;
• оксид магния – 95;
• хлориды — 69;
• сульфаты – 100.

Микробность – санитарно-бактериологический показатель, характеризующий контаминацию (засоренность) сточных вод микроорганизмами.

Если в сточных водах содержатся элементы, характерные для конкретного предприятия или населенного пункта, проводится анализ на определение концентрации этих веществ.

Подводим итог

Важнейшими загрязнителями, попадающими в водные объекты в составе сброса сточных вод, являются биогенные соединения азота и фосфора, тяжелые металлы, органические загрязнители, ксенобиотики (чужеродные для живых организмов химические вещества, не входящие в состав биотического водоворота), пестициды, токсины, а также токсины окружающей среды (вещества, концентрация которых превышает фоновые значения).

Сброс загрязненных сточных вод в водные объекты нарушает их естественные процессы. Высокие концентрации азота и фосфора приводят к эвтрофикации – бурному развитию сине-зеленых водорослей (цианобактерий). Чаще всего явление наблюдается в озерах и водохранилищах – водоемах с медленным течением.

В результате эвтрофикации вырабатываются токсичные вещества, опасные для жизни жителей и растений, создаются благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры, нарушается кислородный режим, что в конечном итоге приводит к гибели рыб и ракообразных, а также изменения биоценозов водных экосистем.

Поэтому аналитические показатели выбросов необходимо постоянно контролировать и корректировать в результате более тщательной очистки сточных вод.