ВВЕДЕНИЕ

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.

Методы, применяемые в мире для очистки  и обезвреживания сточных вод, самые  различные: 1) механические; 2) биологические (биохимические); 3) физико-химические; 4) обеззараживающие (дезинфицирующего  характера). 
Механический метод наиболее доступен и применяется для удаления нерастворенных и коллоидных частиц органического или минерального происхождения. При этом используются песколовки, отстойники и т. д. Механической очистке воды часто предшествует биологическая, точнее биохимическая. Биохимические методы основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов минерализаторов, которые, размножаясь, перерабатывают сложные органические соединения, преобразуя их в простые безвредные минеральные вещества. Таким образом, удается практически полностью избавиться от органических загрязнений, остающихся после механической очистки. (Сооружения для биологической и биохимической очистки сточных вод обычно подразделяются на два вида: а) биологические пруды, поля фильтрации и поля орошения; б) высокоинтенсивные искусственные биологические фильтры.) К физико-химическим методам очистки относятся электролиз воды, коагуляция, экстракция и т. д. Суть же дезинфицирующего метода ясна. 
Все эти методы очистки стоков преследуют две конечные цели. Одна из них — разрушение загрязняющих веществ и удаление продуктов распада из воды, другая — извлечение из сточных вод некоторых ценных веществ. Однако даже при достаточно совершенной очистке некоторая часть растворенных минеральных веществ, все же остается. Такая вода может стать пригодной для питья после многократного разбавления чистой водой. 
Эффективным методом борьбы с загрязнением гидросферы является внедрение повторного и оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях. Создание подобной технологии, равно как и строительство сооружений по очистке и использованию отработанных вод, требуют значительных капиталовложений и эксплуатационных затрат. Однако умные и предприимчивые руководители на этом не экономят. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Сточные воды, их состав, классификация

 
Сточные воды, загрязнённые бытовыми отбросами  и производственными отходами и  удаляемые с территорий населённых мест и промышленных предприятий  системами канализации. К сточным  водам относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных  осадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов. Содержащиеся в сточных водах  органические вещества, попадая в  значительных количествах в водоёмы  или скапливаясь в почве, могут  быстро загнивать и ухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространению различных  заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных  вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения  санитарного благоустройства городов  и др. населённых мест.

Сточные воды от населенных мест и промышленных предприятий могут быть классифицированы по трем признакам:

• по месту образования;
• по виду содержащихся в стоках веществ;
• по фазово-дисперсному состоянию загрязнений.

По месту  образования сточные воды могут  быть:

Бытовые – от раковин, унитазов, ванн и др. источников стоков, установленных в жилых, общественных, коммунальных и промышленных зданиях.

Производственные  – стоки, образующиеся при использовании  воды для различных технологических  процессов производства.

Атмосферные  – образуются на поверхности проездов, площадей и крыш зданий при выпадении осадков. К этой категории относятся дождевые и талые стоки, а также воды от поливки улиц (поливомоечные).

Все категории  сточных вод в той или иной степени содержат загрязнения, вид  и состав которых позволяет делить стоки по виду содержащихся в них  веществ. Различают три следующие  основные группы загрязнений:

Минеральные загрязнения. К ним относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворимые неорганические соли, кислоты и щелочи.

Органические загрязнения. Могут быть разделены на загрязнения растительного происхождения, в которых преобладает химический элемент углерод (остатки овощей, плодов и т.д.) и животного происхождения, в которых преобладает азот (физиологические выделения, остатки живых тканей и т.д.). В бытовых стоках содержится примерно 60% загрязнений органического происхождения и 40% минерального. Органические загрязнения являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, поэтому в стоках содержится еще один, третий вид загрязнений:

Биологические загрязнения. К этой категории относятся бактерии, дрожжевые и плесневелые грибки, яйца гельминтов и вирусы.

По фазово-дисперсному  состоянию все загрязнения делятся  по степени дисперсности  на:

Растворенные вещества, состоящие из молекулярно-дисперсных частиц, размером не более 0,01 мкм (10-8 м).

Коллоидные вещества – частицы размером от 0,01 до 0,1 мкм.

Нерастворенные примеси, размер частиц которых составляет более 0,1 мкм. В свою очередь эти примеси делятся на всплывающие, оседающие и взвешенные вещества.

Производственные  сточные воды делятся на условно-чистые, которые использовались преимущественно на охлаждение и почти не загрязнены, и загрязненные. Последняя категория может быть разделена на три группы стоков, содержащих:

• преимущественно минеральные вещества;
• преимущественно органические вещества;
• органические, ядовитые вещества.

В зависимости  от концентрированности производственные сточные воды могут быть высококонцентрированными и слабо-концентрированными, по значению показателя pH стоки делятся на мало-агрессивные (в том числе слабокислые и слабощелочные) и высоко-агрессивные (сильнокислые и сильнощелочные).

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)

Жизнедеятельность человека без воды практически невозможна. Однако применение современных моющих средств, а также жир, пыль и грязь  даже чистую воду делают абсолютно  непригодной для употребления. Поэтому методы очистки сточных вод в наши дни жизненно необходимы.

Современная очистка сточных вод подразумевает полное или максимально возможное удаление загрязнений, примесей и вредных веществ. Бесспорно, в наши дни методы очистки сточных вод полностью зависят от имеющегося характера загрязнений, а также от вредности содержащихся в сточных водах примесей, и в каждом отдельно взятом случае оптимальный метод подбирается в индивидуальном порядке.

Можно отметить, что все имеющиеся и  широко применяемые в настоящее  время методы очистки сточных  вод подразделяются на несколько  основных видов:

• механический метод очистки сточных вод (позволяет провести очистку всего лишь на 50-75%, состоит из двух методов: отстаивания и фильтрации, производится различными конструкциями, в частности ситами, решетками; основными недостатками считаются как низкая степень очистки, так и невозможность очистки воды от органических соединений, растворенных в ней; часто применяется перед биологической очисткой);
• химический метод очистки сточных вод (состоит в применении специальных химических реагентов, благодаря которым происходит химическая реакция, способствующая превращению имеющихся загрязнений в нерастворимые осадки; основными недостатками данного метода являются как низкая фильтрация очищающихся сточных вод, так и высокая стоимость используемых реагентов; обычно применяется в промышленных условиях);
• физико-химический метод очистки сточных вод (обладает обеззараживающим свойством, состоит в применении ультразвука и озона);
• биологический метод очистки сточных вод (считается наиболее эффективным, заключается в использовании особых бактерий, требующихся для минерализации загрязнений: имеющиеся загрязнения распадаются на абсолютно безвредные для здоровья человека компоненты; при применении данного метода очистки воды практически отсутствует ее загнивание).

Очевидно, что только профессионал может выбрать  требуемый в каждом конкретном случае оптимальный метод очистки сточных  вод. Поэтому лучше не экспериментировать, а сразу обратиться в специализированную фирму или компанию.

3. Методы  обезвреживания сточных  вод

     В условиях быстрого роста масштабов  повторного использования сточных  вод адекватная очистка их приобретает  не только большое народнохозяйственное значение, но и становится одной  из актуальных гигиенических проблем. Причем ключевым вопросом является разработка эффективной технологии водоподготовки, обеспечивающей наряду с надежным обеззараживанием высокое качество воды по химическим и органолептическим показателям.

     Важно отметить, что биологическая очистка, как правило, не приводит также к  снижению до безвредных уровней пестицидов, хлорированных бифенолов и других высокоопасных соединений.

     Более того, сточные воды после биологической  очистки обладают в тесте Эймса  не менее выраженной мутагенной активностью, чем неочищенные стоки, а при  действии на теплокровный организм проявляют  цитогенетическую, гонадо-токсическую  и канцерогенную активность.

     Все это не противоречит современным  представлениям, согласно которым в  процессе очистки и обеззараживания  сточных вод возможна трансформация  химических веществ, с образованием более опасных соединений, чем  исходные вещества. В частности, многочисленные исследования указывают на вероятность  таких эффектов при хлорировании сточных вод.

     Сточная вода после биологической очистки  содержит значительные количества вирусов, бактерий, простейших и яиц гельминтов. Надежное обеззараживание воды такого качества возможно только при хлорировании после «точки перелома» при наличии  свободного активного хлора. Между  тем в этих условиях наиболее полно  протекают реакции хлора с  органическими веществами как природного, так и синтетического происхождения  с образованием галоформных соединений (ГФС). В 1974 г. впервые было показано, что в процессе хлорирования образуются ГФС. В дальнейшем при обследовании водопроводов 83 городов США, 70 - Канады, а также ряда городов ФРГ, Англии, Польши, Германии и нашей страны установлено, что наиболее часто и в сравнительно высоких концентрациях образуются следующие соединения: хлороформ, бромдихлорметан, дибромхлорметан, бромоформ. Среди ГФС в хлорированной воде определяются также четыреххлористый углерод, тетрахлорэтилен, дихлорэтан и др. Общее число ГФС, идентифицированных и хлорированных биологически очищенных сточных водах, насчитывает сотни наименований.

     Соединения  из группы ГФС отличаются чрезвычайным разнообразием по влиянию на качество воды и теплокровный органном. Ряд  соединений из этой группы способен в  минимальных концентрациях ухудшить органолептические свойства воды (хлорфенолы), другие обладают выраженными общетоксическими и кумулятивными свойствами (четыреххлористый углерод), наконец, третьи - наиболее опасные  для здоровья населения - в экспериментах  на животных проявляют себя как активные бластомогены и мутигены (хлороформ, 1 ,2-дихлорэтан, трихлорэтилен и др.).

     Хотя  не все эти исследования являются до конца убедительными или корректно  выполненными, очевидно, что при  хлорировании воды появляется фактор, влияющий в определенной степени  на возникновение опухолей у человека. По-видимому, этот фактор не столь выражен, чтобы в значительной мере влиять на общий уровень онкологической заболеваемости населения. К примеру, методом математической экстраполяции  доказано, что частота новообразований, обусловленных употреблением воды, содержащей хлороформ в концентрациях  более 100 мкг/л, не велика и не превышает 3-7 случаев на 100 тыс. населения. Вместе с тем нет оснований не принимать  этот фактор во внимание при оценке опасности для населения ГФС, образующихся при хлорировании воды.

     Тем более в ряде экспериментальных  работ установлено, что у животных под влиянием, правда, высоких доз, хлороформа, дихлорэтана, трихлорэтана и других ГФС могут возникать опухоли, сходные по своей локализации с опухолями, выявленными у населения, потреблявшего хлорированную питьевую воду.

     Обработка сточных вод хлором с целью  обеззараживания сопровождается образованием значительно больших по сравнению  с питьевой водой количеств хлорорганических веществ. Считается, что при хлорировании сточных вод около 1% использованного  хлора идет на образование ГФС. В  то же время в США, к примеру, расходуется  более 100 тыс. т хлора в год на обеззараживание сточных вод. Естественно, что хлорированные сточные воды рассматриваются в качестве одного из основных источников загрязнения  водных объектов этими высокоопасными веществами.

     Следует отметить, что собственно тригалометапы  обнаруживаются в хлорированных  стоках в концентрациях, не превышающих 100 мкг/л и, по-видимому, в силу высокой  летучести к низкой стабильности особой опасности в большинстве  случаев повторного использования  сточных вод не представляют. Существенно  больший удельный вес и значение имеют образующиеся в сточных  водах при хлорировании малолетучие  химические соединения, отличающиеся высокой стабильностью и низкой способностью к биодеградации. Несмотря на то, что большинство подобного  рода соединений не идентифицировано и определяется в форме так  называемого общего органического  хлора, по мнению ряда исследователей, именно они обусловливают уровень  опасности хлорированных сточных  вод. В частности, высказывается  предположение, что мутагенная активность определяется в основном не столько  присутствием в хлорированной воде летучих соединений (тригалометанов), сколько нелетучих с молекулярным весом около 200.

     Можно считать доказанным, что при неадекватном хлорировании биологически очищенных  сточных под может наблюдаться  усиление общетоксических и отдаленных эффектов их действия на организм. Поскольку при повторном использовании сточных вод не исключена возможность непосредственного влияния их на человека, следует обратить более пристальное внимание на проблему хлорирования сточных под. Необходим поиск таких приемов хлорирования, при которых образование ГФС было бы минимальным. Не менее актуально внедрение в практику альтернативных методов обеззараживания. Безусловно, в преобладающем большинстве случаев биологическую очистку с последующим хлорированием нельзя рассматривать в качество приемлемого способа получения технической воды.

     Для дополнительной очистки (доочистки) биологически очищенных сточных вод предложено много методов, направленных на уменьшение содержания химических соединений и  взвешенных веществ, а также устранение возбудителей заболеваний. Эффективность  тех или иных методов в значительной степени зависит от фазового и  дисперсного состояния компонентов, содержащихся в сточных водах. С  учетом этого принципа разработана  одна из наиболее обоснованных классификаций  качества воды и методов ее очистки.

     Согласно  этой классификации индивидуальная химическая природа веществ, загрязняющие воду, имеет значение лишь в той  степени, в какой она допускает  изменение фаэово-дисперсного состояния  под влиянием различных факторов. Методы очистки поды от примесей должны основываться на физико-химических воздействиях, обеспечивающих снижение устойчивости коллоидных систем, быструю коагуляцию дисперсных компонентов и отделение  их от дисперсионной среды.

     При очистке сточных вод озоном образуются промежуточные продукты реакций, степень  опасности и стабильности которых  недостаточно изучены. Природа продуктов  озонолиза зависит от качества воды и условий обработки (рН, УФ, температура  и т.д.). В кислой среде усиливается  процесс образования гидроксильных  радикалов, которые обладают большей  реакционной способностью, чем озон. Сообщается и о возможности появления в воде новых токсичных продуктов в результате озонолиза. В частности, иоддихлорметана, дихлор-бутанола и даже хлорпикрина (трихлорнитрометана).

     Обладая высоким окислительным потенциалом, озон является прекрасным дезинфектантом, превосходящим в этом отношении  хлор. Эффективность обеззараживания  определяется как дозой озона, так  и его остаточным содержанием. Доза озона, необходимая для дезинфекции  воды, колеблется от 0,2 до 1,5 мг/л в  зависимости от исходного качества воды. При остаточной концентрации озона в воде на уровне 0,1-0,2 мг/л  отмечается полное устранение бактерий, а при 0,4 мг/л - вирусов. Повышение  концентрации до 0,5 мг/л и выше приводит к полной стерилизации воды.

     Очистка сточных вод порождает не только ряд экономических и технических  трудностей (создание экономичных генераторов  озона, регенерация активных углей, утилизация осадков), но и гигиенические  проблемы. Можно с определенностью  отметить, что в настоящее время  отсутствует экономически приемлемый способ доочистки сточных вод, позволяющий  получить воду, полностью отвечающую гигиеническим требованиям. Необходимо провести комплекс гигиенических исследований, чтобы обосновать методы доочистки  сточных вод и критерии качества восстановленной воды, обеспечивающие безопасное для здоровья человека ее использование для технического водоснабжения. 
 
 
 
 
 

Заключение

     Защита  водных ресурсов от истощения и  загрязнения и их рационального  использования для нужд народного  хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются  мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

     Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение  новых технологических процессов  производства, переход на замкнутые (бессточные)  циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые  циклы промышленного водоснабжения  дадут возможность полностью  ликвидировать сбрасываемые сточных  вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

     В химической промышленности намечено более  широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических  процессов, дающих наибольший экологический  эффект. Большое внимание уделяется  повышению эффективности очистки  производственных сточных вод.

     Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения  из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач  на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических  процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется  на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить  на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными  являются разработка и внедрение  новейшего оборудования, использующего  минимальное количество воды для  охлаждения.

     Существенное  влияние на повышение водооборота  может оказать внедрение высокоэффективных  методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных  является применение реагентов. Использование  реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности  присутствующих примесей, что по сравнению  со способом биохимической очистки  имеет существенное значение. Более  широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической  очисткой, так и отдельно, может  в определенной степени решить ряд  задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.

     В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для  очистки сточных вод.

     На  реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и  истощения во всех развитых странах  выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты  составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых  отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая  часть затрат - затраты на охрану водоемов, Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более  широкого использования для этих целей отходов производства различных  отраслей промышленности, а также  осадков, образующихся при очистке  сточных вод, в особенности избыточного  активного ила, который можно  использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.

     Таким образом, охрана и рациональное использование  водных ресурсов - это одно из звеньев  комплексной мировой проблемы охраны природы 
 
 
 

Список  литературы 

1. Туровский  И.С. Обработка осадков сточных  вод М.: Стройиздат 1984

2. Жуков  А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д.  Методы очистки производственных  сточных вод М.: Стройиздат.

3. Евилович  А.З. Утилизация осадков сточных  вод М.: Стройиздат 1989

4. А.Г.  Банников , А.К. Рустамов, А.А Вакулин  Охрана природы М.: Агропромиздат  1987

5. П.И.  Капинос, Н.А. Панесенко Охрана  природы Киев: “Выща школа” 1991

6.. Охрана  окружающей природной Среды Под  редакцией Г.В. Дуганова Киев: “Выща школа” 1990

7. Комплексное  использование и охрана водных  ресурсов. Под редакцией О.А. Юшманова  М.: Агропромиздат 1985

8. Методы  охраны внутренних вод от загрязнения  и истощения Под редакцией  И.К. Гавич М.: Агропромиздат 1985

9. Охрана  производственных сточных вод  и утилизация осадков Под редакцией  В.Н. Соколова М.: Стройиздат 1992