Сточные воды. 2
Министерство образования Республики Беларусь
Витебский государственный университет им. П.М.машерова
Биологический факультет
Кафедра экологии
Сточные воды
Курсовая работа
студентки 3 курса
Козаченко Т.В.
Научный руководитель:
канд. биол. наук, доцент
Литвинкова И.А.
Витебск
2011
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………
Глава 1. Общая характеристика сточных вод и нормирование их качества на тер-
ритории Республики Беларусь…………………………………………
Глава 2. Основные методы очистки сточных вод………………………………
2.1. Классификация основных примесей сточных вод по способам очист-
ки……………………………………………………………………..
2.2.Классификация и характеристика способов очистки сточных вод…
2.2.1. Механическая очистка………………………………………
2.2.2. Химическая очистка…………………………………………
2.2.3. Физико-химическая очистка……………………………………
2.2.4. Биологическая очистка…………………………………………
Глава 3. Основные источники загрязняющих веществ сточных вод на территории
Республики Беларусь…………………………………………
Глава 4. Очистные сооружения г. Жлобина………………………………
Глава 5. Наблюдения………………………………………………….
5.1. Основные источники и загрязняющие вещества сточных вод на терри
тории Жлобинского района……………………
5.2. Сравнительный анализ обьектов сточных вод поступающих на очист
ные сооружения г. Жлобина………………………………………
Заключение…………………………………………………
Литература……………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Антропогенный пресс на водные экосистемы непрерывно усиливается. По мере загрязнения водных объектов ослабевает биологический механизм самоочищения, развиваются низшие или примитивные формы жизни и, как следствие, возрастает угроза жизни самого человека.
Вода – один из важнейших элементов природных ресурсов. Человек и растительный мир должны быть обеспечены пресной питьевой водой, отвечающей по своему составу требования действующих на данный момент стандартов. Употребление воды, не соответствующей санитарно-гигиеническим требованиям, является прямой угрозой массовых заболеваний населения, повышенной смертности, способствует обострению социальной обстановки и может делать невозможной жизнь последующих поколений. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 0,5 млрд. случаев в год, что ставит проблему гигиены воды первоочередной. На производстве продуктов питания, в медицине и во многих отраслях промышленности требуется вода особой чистоты.
Воды, удаляемые после их использования, называются сточными. Более полно сточной водой (или сточной жидкостью) называется использованная на бытовые или производственные нужды вода, получившая при этом загрязнения, изменившие ее первоначальный химический состав или физические свойства (или одновременно и то, и другое), и подлежащая удалению с территории населенного пункта или промышленного предприятия [1].
Цель работы: исследование проблемы очистки сточных вод на территории Жлобинского района.
Задачи работы:
1. Общая характеристика сточных
вод и нормирование их
2. Выявление основных источников и загрязняющих веществ на территории Жлобинского района;
3. Изучить методы очистки сточных вод;
4.
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД И НОРМИРОВАНИЕ ИХ КАЧЕСТВА НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Воды, удаляемые после их использования, называются сточными. Более полно сточной водой (или сточной жидкостью) называется использованная на бытовые или производственные нужды вода, получившая при этом загрязнения, изменившие ее первоначальный химический состав или физические свойства (или одновременно и то, и другое), и подлежащая удалению с территории населенного пункта или промышленного предприятия.
В зависимости от происхождения, вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяются на три основные территории: бытовые (иначе хозяйственно-фекальные), производственные и атмосферные (ливневые).
К бытовым относятся воды от кухонь и туалетных комнат, бань и прачечных, предприятий общественного питания лечебных учреждений, воды от мытья помещений. Они поступают от жилых и общественных зданий и от бытовых помещений промышленных предприятий. По природе загрязнений они могут быть фекальные, загрязненные в основном физиологическими выделениями людей, и хозяйственные, загрязненные всякого рода хозяйственными отбросами. Основную часть органических загрязнений бытовых сточных вод составляют белковые вещества, жиры, углеводы и продукты их разложения. Неорганическую часть загрязнений составляют соли, присущие питьевой воде и образующиеся в процессе обменных реакций в организме человека. В частности, к продуктам обмена веществ относятся фосфатные и аммонийные соли – продукт гидролиза мочевины. К неорганическим примесям сточных вод также песок и глинистые частицы, попадающие в бытовые воды от мытья овощей, фруктов и уборки помещений. Загрязнения органической природы составляют 45 – 58 % общей массы загрязнений бытовых сточных вод.
Особую категорию составляют биологические загрязнители: разнообразные микроорганизмы, в том числе патогенные, и яйца гельминтов. Эти организмы попадают в систему водоотведения с физиологическими выделениями людей, с водой от ванн и кухонь.
Отличительная особенность бытовых сточных вод – относительное постоянство их состава, так как от каждого жителя в систему водоотведения поступает в среднем постоянное количество определенных загрязнений (г/сут).
В совокупности загрязнения бытовых сточных вод представляют собой полноценный субстрат для гетеротрофных бактерий, поэтому для их очистки, как правило, применяются биологические методы.
К производственным сточным водам относят воды, образовавшиеся при проведении различных технологических процессов, добыче полезных ископаемых, а также вода, прошедшая через загрязненную территорию промышленных предприятий и не пригодная для вторичного использования. Вода, используемая в технологических процесса, загрязняется в результате протекания различных химических реакций, при промывке сырья, продуктов и оборудования, а также при охлаждении последнего (охлаждающая вода). Кроме того источниками сточных вод являются маточные водные растворы, водные экстракты, реэкстакты и адсорбенты, выделяющиеся из сырья при проведении технологических процессов, свободная и связанная влага, вода, загрязненная в процессе эксплуатирования различного оборудования (вауком-насосов, систем гидрозолоудаления, конденсаторов смешения и т. д.).
Производственные сточные воды условно можно разделить на две категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые).
Загрязненные сточные воды делятся на три группы: загрязненные преимущественно органическими примесями, загрязненные преимущественно минеральными примесями и загрязненные смесью этих примесей.
Ливневые воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. К ним относятся также талые воды, образующиеся при таянии льда и снега. Отличительной чертой ливневого стока является его эпизодичность и резкая неравномерность по расходу и качеству воды. Воды от поливки улиц, от фонтанов и дренажей по качественной характеристике загрязнений близки к ливневым и удаляются вместе с ними.
В составе ливневых сточных вод много песка, глины, мусора, нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Ливневые воды с территории промышленных предприятий могут содержать специфические примеси, характерные для того или иного производства.
В специальной литературе часто фигурирует термин «городские сточные воды». Под городскими сточными водами понимают смесь всех трех видов вод при общесплавной системе канализации или бытовых и производственных при раздельной системе. На городских очистных станциях вода последовательно проходит сооружения механической, биологической очистки и дезинфицируются. Для обеспечения нормальной работы этих сооружений к городским сточным водам предъявляется ряд требований, выполнение которых обеспечивается постоянным контролем за сточными водами промышленных предприятий, подключенных к водоотводящей системе сети города.
Достаточно полная оценка качества сточных вод может быть сделана только на основании сопоставления показателей проведенного санитарно – химического анализа. Однако в зависимости от цели выполнения анализа из общего перечня его показателей преимущественное значение приобретаю те или иные определения.
Для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования нормируется 11 показателей состава и свойств воды. Установлено, что вода не должна приобретать посторонних запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов. Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу рыбы. На поверхности водоемов не должно быть плавающих примесей: пленок, пятен минеральных масел и скоплений. Окраска в столбике не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 см. Реакция воды в водоемах после сброса воды должна быть в пределах 6,5 – 8,5, а температура воды летом не должна повышаться более чем на 30С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет.
Большое значение в процессе самоочищения водоема имеет концентрация кислорода в воде, которая не должна быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 часов дня; биологическое потребление кислорода (БПК) при 20оС не должна превышать 3 мг/л и 6 мг/л для водоемов первого и второго вида.
Для ограничения поступления в водоем сточных вод, содержащих взвешенные вещества, устанавливается норма на увеличение их количества (для первого типа водоемов – не более 0,25 мг/л; а для второго – не более 0,75 мг/л). Сточные вещества, содержащие взвешенные вещества со скоростью осаждения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ, спускать запрещается.
Для рассматриваемых водоемов нормируется также минеральный состав воды. В водоемах первого вида по плотному остатку он не должен превышать 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л. В водоемах не должны содержаться ядовитые вещества в концентрациях, которые могут прямо или косвенно оказать вредное воздействие на здоровье населения, а также возбудители заболеваний.
Требования к качеству воды в рыбохозяйственных водоемах при выпуске в них сточных вод выше, чем аналогичные требования к качеству воды в водоемах, используемых для питьевых и культурно-бытовых нужд населения.
Так, в зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л (соответственно для водоемов первого и второго видов), а летний период для всех водоемов эта величина должна быть не ниже 6 мг/л. Величина БПКполн не должна превышать 3 мг/л для водоемов обоих видов при температуре 20оС. Температура воды в водоеме после спуска сточных вод не должна повышаться в зимний период более чем на 5оС, а летом – более чем на 3оС. [1].
В зависимости от целей использования водного объекта для каждого проектируемого и действующего выпусков сточных вод, в том числе коммунально-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных, дождевых, дренажных, карьерных и шахтно-рудничных вод, с учетом допустимых концентраций определяются нормативы допустимых сбросов, соблюдение которых должно обеспечить нормативы качества воды в контрольном растворе водного объекта.
Нормативы допустимых сбросов устанавливаются для каждого нормируемого загрязняющего вещества с учетом фоновой концентрации, целей использования водного объекта, нормативов качества воды водного объекта, его ассимилирующей способности. Нормативы допустимых сбросов определяются как произведение максимального часового расхода сточных вод на допустимую концентрацию.
При сбросе сточных вод в водные объекты, используемые для питьевых и хозяйственно-бытовых целей, нормативы качества воды водных объектов должны выдерживаться в контрольном створе, расположенном на расстоянии одного километра выше ближайшего по течению водозабора для хозяйственно-питьевого водоснабжения, мест купания, организованного отдыха или территории населенного пункта.
При сбросе сточных вод в водные объекты, используемые для рыбохозяйственных целей, нормативы качества воды в водных объектах должны соблюдаться на протяжении всего водного объекта или его участка, начиная с контрольного створа, расположенного на расстоянии 500 метров ниже сброса сточных вод.
Сброс нормативно-чистых и ливневых сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта, а также сброс сточных вод в водоемы (озера, пруды, водохранилища) допускается в исключительных случаях по согласованию с городскими или районными инспекциями природных ресурсов и охраны окружающей среды и территориальными центрами гигиены и эпидемиологии. В этих случаях нормативы качества воды водного объекта должны относиться к самим сбрасываемым сточным водам.
При сбросе в водные объекты сточных вод после охлаждения оборудования допустимая концентрация устанавливается на уровне концентрации веществ в воде водного объекта в месте забора воды для охлаждения оборудования при условии пользования одним и тем же водным объектом. Температура сбрасываемых сточных вод не должна приводить к повышению температуры воды водного объекта выше допустимой нормы.
Если фактическая масса сброса загрязняющих веществ со сточными водами меньше расчетных нормативов допустимого сброса, то в качестве нормативов допустимого сброса принимается фактическая масса сброса.
Если показатели состава и свойств воды водного объекта в фоновом створе превышают нормативы качества воды для данного вида водопользования, то нормативы допустимого сброса по этим показателям устанавливаются исходя из нормативов качества воды принимающего водного объекта.
Для загрязняющих веществ, концентрации которых нормируются по приращению к фоновым концентрациям, нормативы допустимого сброса устанавливаются с учетом допустимых приращений к фоновым концентрациям.
Нормативы допустимых сбросов устанавливаются Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды ,областными и Минским городским комитетами природных ресурсов и охраны окружающей среды в разрешениях на специальное водопользование.
Если установленные согласно расчету нормативы допустимого сброса по техническим причинам не могут быть достигнуты, Минприроды или областными и Минским городским комитетами природных ресурсов и охраны окружающей среды в разрешениях на специальное водопользование могут быть установлены временные нормативы допустимого сброса исходя из необходимости поэтапного достижения расчетных нормативов допустимого сброса.
Временные нормативы допустимого сброса устанавливаются по наилучшим результатам, которые могут быть достигнуты водопользователями, исходя из наличия и эффективной работы существующих сооружений для очистки сточных вод и других водоохранных сооружений.
По мере осуществления отдельных этапов планов водоохранных мероприятий по достижению нормативов допустимых сбросов установленные значения временных нормативов допустимых сбросов снижаются Минприроды или областными и Минским городским комитетами природных ресурсов и охраны окружающей среды с учетом возможности внедрения наилучших имеющихся технологий по очистке сточных вод, а также с учетом возможности внедрения малоотходных и иных экологически чистых технологий основного производства, включая ограничение применения опасных веществ и материалов [2].
Основными данными для определения концентраций загрязняющих веществ являются собственные данные производственных лабораторий водопользователей, аккредитованных и поставленных на учет Минприроды в установленном законодательством порядке, полученные с использованием метеорологически аттестованных методик выполнения измерений, допущенных к применению в деятельности лабораторий экологического контроля.
При наличии результатов
При невозможности соблюдения нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ на период проведения мероприятий по охране вод, внедрения технологий, обеспечивающих выполнение требований в области охраны вод, и (или) проведения других водоохранных мероприятий могут устанавливаться временные нормативы на такие сбросы с учетом поэтапного достижения нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ.
Согласно требованиям
По мере осуществления отдельных этапов водоохранных мероприятий по достижению нормативов допустимых сбросов установленные значения временных нормативов допустимых сбросов подлежат пересмотру в сторону снижения, исходя из фактических значений концентраций загрязняющих веществ в сточных водах.
Расчеты допустимых сбросов и временных
нормативов допустимых сбросов для действующих
выпусков отводимых вод в водные объекты
представляются предприятиями-
Для водопользователей, которые не могут обеспечить установленные нормативы допустимых сбросов в водные объекты и при этом не осуществляют проведение мероприятий по охране вод, внедрения технологий, обеспечивающих выполнение требований в области охраны вод, и (или) проведения других водоохранных мероприятий, установление временных нормативов сброса сточных вод в водные объекты не допускается.
При невозможности обеспечить допустимую концентрацию загрязняющих веществ в воде водного объекта с учетом эффекта очистки и степени разбавления их водой водного объекта концентрацию этих веществ, поступающих на очистные сооружения коммунальных предприятий водопроводно-канализационного хозяйства, подлежит снижать за счет устройства локальных очистных сооружений на промышленных предприятиях [4].
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.
При организации очистки производственных сточных вод необходимо всесторонне обследовать количественные и качественные характеристики стока.
2.1. Классификация основных примесей сточных вод по способам очистки
1. Нерастворимые вещества, которые могут
быть выделены из воды
физическими методами с помощью флокулянтов
или без них: плавающие жироподобные вещества
(жиры, смолы, органические масла).
- Органические вещества, выделяемые абсорбцией: красители, детергенты, разнообразные высокомолекулярные соединения фенола.
- Вещества, выделяемые методом осаждения: токсичные и нетоксичные металлы Fe, Си, Zn, Ni. Be, Ti, Al, Pb, Hg, Cr, которые могут быть осаждены при определенных значениях рH.
Сульфиты, фосфаты, сульфаты, соединения фтора осаждаются с помощью Сa2+.
- Вещества, которые можно осадить
в виде нерастворимых солей
железа или хелатных соединений: сульфиды, фосфаты, цианиды, сульфацианиды. - Вещества, удаляемые дегазацией или отдувкой: сероводород, аммиак, спирты, фенолы, сульфиды.
- Вещества, удаляемые в ходе окислительно-восстановительных реакций: цианиды, шестивалентный хром, сульфиды, хлор, нитраты.
7. Кислоты и основания, удаляемые нейтрализацией:
соляная, азотная,
серная и фтористоводородная кислоты.
8. Вещества, которые могут быть извлечены из воды и сконцентрированы в результате процессов ионного обмена и обратного осмоса: радиоактивные изотопы, соли сильных кислот и оснований, ионизированные и неионизированные органические соединения.
9. Вещества, удаляемые из воды биологическими методами: все био-разлагаемые вещества (сахара, протеины, фенолы, анилин и некоторые детергенты).
2.2. Классификация и характеристика способов очистки производственных сточных вод
2.2.1 Механическая очистка
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей, а также при подготовке стока к дальнейшей более глубокой очистке.
Механическая очистка представляет собой процеживание через решетки, фильтры, пескоулавливание и отстаивание. Часто она совмещается с усреднителями-накопителями. Для интенсификации отстаивания мелкодисперсных фракций применяются гравитационное отстаивание, осветление во взвешенном или тонком слое, гидроциклоны. Повышение эффективности механической очистки значительно снижает расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.
2.2.2. Химическая очистка
Основными методами являются окисление и нейтрализация. Они могут применяться как самостоятельные виды очистки стоков перед подачей в оборотное водоснабжение, так и сбросом в сети канализации или в качестве предварительной очистки.
Нейтрализация применяется при рН менее 6,5 и более 8,5 с целью предотвращения коррозии металла в сетях и оборудовании, а также осаждения из вод солей металлов. Производится путем добавления реагентов, фильтрованием через нейтрализующие материалы.
1 – песколовки,
2 – усреднители,
3 – склад реагентов,
4 – растворный бак,
5 – дозатор,
6 – смеситель,
7 – нейтрализатор,
8 – отстойник,
9 – осадкоуплотнитель,
11 – вакуум-фильтр,
12 – шламовая площадка.
Рисунок 1.3 – Схема станции реагентной нейтрализации [6]
Окисление применяется для обеззараживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси, цианиды, сероводород, сульфиды, что встречается в гальванических цехах, нефтехимической и целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление производится хлором (цианиды, соли меди, соли цинка, аммиак, аммонийные соли), кислородом воздуха - значительно более широкий спектр загрязнений (целлюлозно-бумажная и нефтехимическая промышленность), озонированием (при наличии в стоке многих органических примесей), электрохимическим окислением (при обработке травильных растворов).
2.2.3. Физико-химическая очистка
Эти методы применяются как самостоятельно, так и в комплексе с механическими и биологическими способами очистки. К ним относятся: коагуляция, флокуляция, экстракция, магнитная обработка, электрокоагуляция, электрофлокуляция. При такой обработке удаляются частицы размером до 10 мкм.
Коагуляция - это слипание мелких частиц коллоидной системы в процессе движения (в качестве коагулянта используют соли аммония и магний, известь).
1 – емкость,
2 – дозатор,
3 – смеситель,
4 – камера хлопьеобразования,
5 – отстойник.
Рисунок 1.1 – Схема очистки сточных вод коагуляцией [6]
Сорбция - процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом. Один из наиболее эффективных способов глубокой очистки для предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической и текстильной промышленности.
Флотация - процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз газа (чаше воздуха) и жидкости, использующий энергию пограничного слоя и поверхностных явлений смачивания. Используется для очистки вод, содержащих поверхностно-активное вещество (ПАВ), нефтепродукты, масла, легкие волокнистые материалы.
Экстракция - этот вид очистки применяется при высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (фенолы, жирные кислоты). Метод основан на распределении загрязненного вещества в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них.
Ионный обмен - один из наиболее эффективных способов очистки, позволяющий извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора; хром, цинк, свинец, медь, ртуть, ПАВ, радиоактивные вещества) до предельно допустимых концентраций с последующим использованием в технологических процессах или системах оборотного водоснабжения.
Обратный осмос - (гиперфильтрация) процесс молекулярного разделения растворов путем фильтрования через полупроницаемые мембраны, задерживающие молекулы или ионы растворенного вещества.
Ультрафильтрация - мембранный процесс разделения растворов, осмотическое давление которых мало. Применяется на предприятиях целлюлозно-бумажной, нефтехимической, химической и других отраслей. Имеет преимущество перед традиционными методами очистки: компакт-кость установки, невысокие энергозатраты, полная автоматизация процес-са, высокая эффективность очистки и возможность повторного использо-вания фильтрата и утилизации полученного концентрата.
2.2.4 Биологическая очистка
Биологическое окисление - процесс по существу природный, осуществляемый сообществом микроорганизмов (биоценозом). Процесс протекает одинаково в пробирке, в водоеме или в очистном сооружении и в нем принимают участие множество бактерий, простейших водорослей, грибов, связанных в единый комплекс. Число видов бактерий - несколько десятков и даже сотен. Главная роль в сообществе принадлежит бактериям, число которых колеблется от 106-1014 на 1 кг сухой биомассы.
Главными в процессе биологической очистки являются температура (от +15 до + 370С) и достаточная концентрация всех элементов питания (органического углерода, азота, фосфора) и кислородный режим. Способ широко применяется на предприятиях целлюлозно-бумажной, химико-фармацевтической, нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности, а также на предприятиях по переработке сельхозпродукции.
Существуют различные виды сооружений биологической очистки (в зависимости от нагрузки и видов загрязнений): поля орошения или фильтрации, биологические пруды, а также более сложные - биофильтры, аэротанки, биотанки. Эти сложные сооружения позволяют очистить сток производственных вод на предприятиях: вискозного волокна, синтетического каучука, поливинилхлоридной смолы, синтетических и жирных кислот, синтетического спирта, фенола, ацетона, нефтепродуктов и др. Однако их сооружение требует больших производственных площадей. Они сложны в эксплуатации и требуют больших затрат энергии, что делает их устройство целесообразным только на больших предприятиях с большим объемом сточных вод.
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
СТОЧНЫХ ВОД НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Основное количество сточных вод, имеющих загрязняющие вещества, формируется в сфере ЖКХ (74,6% суммарного объема сточных вод, содержащих загрязняющие вещества). В их составе содержится 91,8% всего сбрасываемого в реки азота аммонийного, 94,4% азота нитритного, 90% фосфатов, 89% органических веществ, 88% СПАВ, 87% хлоридов и нефтепродуктов, 83% взвешенных веществ и 57% сульфатов.