Сточные воды

В сельском хозяйстве за счет больших  объемов сброса сточных вод главным  поставщиком загрязняющих веществ, отводимых в реки и водоемы в составе сточных вод, является прудовое рыбное хозяйство. На его долю приходится около 100% фосфатов, 96% сбрасываемого в водные объекты железа общего и взвешенных веществ, 86% сульфатов, 83% хлоридов, 81% органических веществ и 67% азота аммонийного от общего количества загрязняющих веществ, образующихся в отрасли (рисунок 3.1) [11].

 

                  

Рисунок 3.1 – Долевое  участие промышленности в сбросе сточных вод в поверхностные  водные объекты в 2000 г. [12]

Самым мощным локальным источником техногенного пресса на поверхностные воды региона как по объему сбрасываемых сточных вод, так и по количеству содержащихся в ней загрязняющих веществ, является г. Минск. Здесь формируется более четверти суммарной химической нагрузки, на которую в 2000 г. пришлось 35% взвешенных веществ (5 тыс. т), 32% органических веществ (3 тыс. т), 39% нефтепродуктов (90 т), 43% меди (11 т) и 24% (11,6 т) других металлов, что оказало существенное влияние на экологическое состояние р. Свислочь.

В целом по Республике Беларусь количество загрязняющих веществ в составе  сбрасываемых сточных вод по основным ингредиентам за последние пять лет  практически не изменилось. В водные объекты республики было сброшено около 15 тыс. т взвешенных веществ, 78 тыс. т хлоридов, 64 тыс. т сульфатов, 11 тыс. т органических веществ, 230 т нефтепродуктов, 18 т меди и 491 т других металлов (железо, цинк, никель, хром). Наряду с указанными элементами в составе сточных вод встречаются свинец, фтор, фенолы, кобальт, а также роданиды [10]. 

К основным загрязнителям сточных  вод относятся:

Нефть и нефтепродукты. Нефть - горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом. Химический состав нефти – жидкие углеводороды (обычно 80 – 90% по массе), гетероатомные соединения (4 – 5%), остальное – растворенные углеводородные газы (С₁ – С₄), вода, минеральные соли, соли органических кислот и другие механические примеси – частицы глины, песка, известняка и др. В целом нефть представляет собой смесь, в состав которой входит около 1000 индивидуальных веществ.

Нефтепродукты – смесь различных  газообразных, жидких и твердых углеводородов, получаемых из нефти и нефтяных попутных газов. Среди них выделяют топлива, нефтяные масла, нефтяные растворители и осветительные керосины, твердые углеводороды, битумы нефтяные и т. д.

Данные о содержании нефти и  нефтепродуктов в сточных водах  различных производств: нефтехимические – 10 – 100 мг/л, нефтеперерабатывающие (очистка нефти) – 20 – 178 мг/л, стеклянных волокон – 40 – 400 мг/л, сталелитейные – 60 – 500 мг/л, пестицидов – 210 мг/л, коксохимические заводы – 580 - 12000 (без дефеноляции), 5 – 332 (после дефеноляции).

Особенностью нефтяных загрязнений  является то, что они могут захватывать  и концентрировать другие загрязнения, например тяжелые металлы, пестициды и др.растворимые в нефти вещества могут участвовать в химических процессах, усиливающих вредное воздействие.

Процесс окисления нефти в аэробных условиях растягивается на 3-6 месяцев, а при недостатке кислорода и  низких температурах – на 1-3 года. Присутствие в воде нефти свыше 0,3 мг/л сопровождается появлением специфического запаха, который не исчезает после фильтрования и хлорирования.

Фенолы – ароматические соединения, имеющие в молекуле гидроксильные группы, непосредственно связанные с атомами углерода бензольного ядра. Фенолы содержатся в сточных водах нефтеперерабатывающих, лесохимических, коксохимических, анилинокрасочных, горнорудных и иных предприятий. Концентрация фенолов в сточных водах может достигать 10-20 г/л.

Сами по себе фенолы нестойкие соединения и подвергаются химическому и биологическому окислению. Интенсивность протекания эти процессов зависит от температуры, рН, содержания в воде кислорода, химического состава фенолов, их концентрации, содержания и качественного состава органических веществ, присутствующих в воде. Они обладают антисептическими свойствами являются токсичными веществами. Для них установлена крайне низкая ПДК – 0,001 мг/л. Хлорирование вод, содержащих фенолы, приводит к образованию хлорфенолов, которые даже при концентрации 1мкг/л придают воде неприятные запах и вкус.

Циановодород и цианиды. HCN – легкоподвижная жидкость в водных растворах, имеет горький запах миндаля. HCN относится к слабым кислотам. При кипячении водных растворов, а также в щелочной среде идет гидролиз с образованием формиата аммония. Цианиды – соли этой кислоты. Циановодород присутствуют в сточных водах рудообогатительных фабрик, гальванических цехов, металлургических заводов, газогенераторных станций, газовых и коксохимических заводов и др.

Нитраты – соли азотной кислоты. Нитраты аммония, калия, натрия хорошо растворимы в воде. Все нитраты – селитры, применяются в качестве удобрений. Нитраты калия и натрия применяются в пищевой промышленности в качестве консервантов. Кроме того, нитрат аммония входит в состав аммонитов (взрывчатые смеси с органическими веществами) и аммоналов (взрывчатые смеси с алюминиевым порошком), нитрат калия используется для приготовления черного пороха, производстве красителей, нитрат натрия – в стекольной промышленности, металлообработке, пиротехнических составах и др.  [15].

Сульфаты и хлориды. Концентрация сульфатов в городских сточных водах обычно находится на уровне 100 – 150 мг/л, хлоридов – 150 – 300 мг/л. В сооружениях аэробной очистки эти показатели не претерпеваю каких-либо изменений, их количество не имеет существенного значения, если общее солесодержание не превышает установленного предела.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) – группа химических соединений, присутствие которых в сточных водах особенно угрожает санитарному состоянию водоема (водоприемника) и резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений. Появляются СПАВ в сточных водах в результате широкого применения их в быту и промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих, дезинфицирующих препаратов. Наибольшее применение СПАВ находят в нефтяной, текстильной и кожевенной промышленности. В бытовых синтетических моющих средствах содержание активного агента достигает 20 – 30%.

Большинство СПАВ – органические вещества, состоящие из двух частей: гидрофобной и гидрофильной. Гидрофобная часть СПАВ обычно соединена с гидрофильной группой. В зависимости от физико-химических свойств гидрофильной части СПАВ делятся на три основные типа: анионоактивные, катионоактивные, неионогенные. Каждый тип в свою очередь делится на классы в зависимости от химического состава гидрофобной части.

Примерно 75 – 80% всех СПАВ, применяемых  в быту и промышленности составляют анионоактивные. Важнейшими из них являются: алкилсульфаты с общей формулой R – O – SO₃Nа (где R – углеводородный радикал у числом углеродных атомов от 10 до20); алкилсульфонаты R – SO₃Nа (с чичлом угеродных атомов 12 - 15) и алкиларилсульфонаты R – C₆H₄ – SO₃Na (с числом углеродных атомов в радикале 5 - 18).

Катионактивные СПАВ в основном представлены нитрилами, аминами и четвертичными основаниями аммония. Например, поверхностно-активный амин может иметь формулу:

                                           R₁

                                         /

R – CO – NH – CH₂ – N      

                                        \

                                           R₂

На втором месте по выпуску и использованию после анионоактивных веществ находятся неиногенные СПАВ. Поверхностно-активные вещества этого типа получают конденсацией оксида этилена с жирными кислотами, алкилфенолами, жирными спиртами, меркаптанами и т. д. Если гидрофобной частью является жирная кислота, СПАВ имеет формулу R – COO(C₂H₄O)_nH.

Присутствие СПАВ в сточных водах  снижает способность взвешенных веществ к оседанию, тормозит биохимические процессы, способствует возникновению пены в сооружениях и водоемах. Наличие СПАВ в водоемах ухудшает процессы их самоочищения от остаточных загрязнений, вносимых очищенными водами. Содержание анионных СПАВ в природной воде допускается не более 0,5 мг/л.

Вне зависимости от типа СПАВ рассматривают  в трех категориях по отношению к степени биохимической окисляемости этих веществ: «мягких» СПАВ – с удалением и окислением в биологических сооружениях 75 – 85%, «промежуточных» – 60% и «жестких» – менее 60%. Нормами предусматривается, что на сооружениях биологической очистки может поступать вода с содержанием «мягких» и «промежуточных» СПАВ не более 10 – 20 мг/л; сброс в канализацию «жестких» СПАВ не допускается.

Биологическое загрязнение. Микрофлора бытовых сточных вод представлена в основном микроорганизмами, выделяемых из кишечника человека, смываемыми с тела и окружающих предметов. С физиологическими выделениями человека в сточную воду поступает несколько триллионов микробов в сутки. Среди них значительное число составляют кишечные палочки, лактобацилы, энтерококки, грибы. Простейшие. При спуске в городскую канализацию некоторых производственных отходов в сточных водах оказываются специфические микроорганизмы (грибы: актиномицеты (дрожжи) и т. д.), используемые в промышленности.

Для полной санитарно-эпидемиологической оценки сточных вод кроме микробного числа и коли-теста определяют третий показатель – содержание яиц гельминтов.

Содержание яиц гельминтов в  сточной воде характеризует общую и видовую пораженность населения гельминтозами и позволяет оценить уровень санитарного состояния населенного пункта. В сточной воде наиболее часто встречаются яйца аскарид. На их долю приходится около 92% общего числа гельминтов, остальные 8% составляют яйца власоглава, остриц, широкого лентеца.

Увеличение водопотребления наряду с повышением общей культуры населения  приводит к постоянному снижению содержанию яиц гельминтов в сточных  водах[1].

Таким образом, основным загрязнителям сточных вод является жилищно-коммунальное хозяйство (74,6% суммарного объема сточных вод, содержащих загрязняющие вещества). Среди промышленных производств ведущее место по загрязнению сточных вод принадлежит электроэнергетике, химической и нефтехимической промышленности, сельское хозяйство. Основными загрязнителями являются нефтепродукты, цианиды, сульфаты и хлориды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 4. ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ г. ЖЛОБИНА

 

Сточные воды г. Жлобин поступают по напорным трубопроводам в распределительную камеру городских очистных сооружений канализации.

Площадка очистных сооружений располагается  с восточной стороны г. Жлобин на расстоянии 2, 5 км от его границ, южнее д. Солоное на правобережье р. Добосна.

Очистные сооружения строились  в два этапа. Первая очередь построена по проекту «Белкоммунпроект», производительность 10 тыс. м³/ сут, введена в эксплуатацию в 1976 г.

Вторая очередь построена по проекту института «Союзводоканалпроект»  и введена в эксплуатацию в 1985 г. Общая проектная мощность очистных сооружений составляет 29 тыс. м³/ сут.

Выпуск очищенных сточных вод  производится по самотечному коллектору и далее по открытому каналу в р. Днепр. Выпуск является береговым.

Очистка поступающих сточных вод  осуществляется по двум технологическим  потокам, соответствующим очередям строительства комплекса I очередь – пропускной способностью 10 тыс. м³/сут и II очередь производительностью 19 тыс. м³/сут.

В состав технологических сооружений первой очереди входят:

• приемная камера;
• здание решеток с решетками типа МГ;
• песколовки;
• осветлитель-перегневатель;
• аэротенки.

Далее сточные воды первой очереди  поступают в общий поток на  вторичные радиальные отстойники.

В здании решеток первой очереди  установлены ручные решетки с  прозорами на подводных каналах  шириной 0, 6 мм. Решетки служат для задержания крупных загрязнений сточных вод и устанавливаются на пути движения жидкости.

Песколовки горизонтальные с круговым движением воды, первой очереди не используются из-за выхода из строя гидроэлеватора. Осветлители – перегниватели в количестве 8 штук не используются в связи с разрушением камер флокуляции и запорно-распределительной арматуры лотков.

Все сточные воды города поступают  в приемную камеру, которая служит распределительной камерой для сооружений первой и второй очереди.

Из распределительной камеры сточные  воды по каналу поступают на ручные решетки, а далее на песколовки горизонтальные с круговым движением воды второй очереди строительства. Частицы песка, выносимые из песколовок в радиальные отстойники должны быть крупностью не более 0, 25 мм. Влажность песка, осевшего и уплотнившегося в песколовках, должна быть  примерно 55 – 65 %, зольность – 60-80 % (90 %). В случае необходимости часть сточных вод поступает на сооружения первой очереди (первый поток).

Далее сточные водя поступают на 2 первичных радиальных отстойника. Первичные радиальные отстойники предназначены для выделения из сточных вод нерастворимых взвешенных веществ. Отстойники применяются как основные сооружения механической очистки сточных вод. Первичный отстойник представляет собой железобетонный в плане резервуар. Движение жидкости осуществляется от центра к периферии, нисходящим и восходящим потокам. На станции имеется два отстойника.

Подача сточных вод в отстойник  осуществляется по трубопроводу от распределительной камеры.

После первичных отстойников сточная  жидкость поступает в аэротенки  первой и второй очереди далее  на вторичные радиальные отстойники.

Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно движется смесь  активного ила и сточных вод. Для интенсификации процесса  смесь постоянно перемешивается путем подачи сжатого воздуха.