Типы сточных вод
загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоёмах в связи со сбрасыванием в них жидких, твёрдых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоёмов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.
Загрязнение поверхностных и подземных вод можно классифицировать следующим образом [1]:
§ механическое – повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;
§ химическое – наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;
§ бактериальное и биологическое – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;
§ радиоактивное – присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;
§ тепловое – выпуск в водоёмы подогретых вод тепловых и атомных электростанций.
Основными источниками загрязнения и засорения водоёмов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов; отходы производства при разработке рудных ископаемых, воды шахт и рудников; воды при обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; техногенные отходы предприятий металлургического комплекса и т. д.
Загрязняющие вещества, попадая в природные водоёмы, приводят к качественным изменениям воды, которые, в основном, проявляются в изменении физических свойств воды (появление неприятного запаха, привкуса и др. ), в изменении химического состава воды.
Производственные сточные воды в основном загрязнены отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, её технологических процессов. По составу сточные воды делят на три основные группы, содержащие:
§ неорганические примеси (в том числе токсические);
§ органические примеси;
§ неорганические и органические загрязняющие примеси.
К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т. д. , в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжёлых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды [2].
Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся различные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается, главным образом, в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нём, ухудшаются органолептические показатели воды [3, 4].
Сточные воды третьей группы образуются в процессах гальвано-химической обработки поверхности, производстве печатных плат электронной техники, в коксохимических и других технологических процессах. В составе этих вод присутствуют неорганические кислоты, ионы тяжёлых металлов, ПАВ, масла, красители, смолы и другие вещества.
Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоёмов, вод и морей Мирового океана. Попадая в водоёмы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную плёнку, растворённые или эмульгированные в воде, нефтепродукты, осевшие на дно тяжёлые фракции и т. д. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. Всего 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.
Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий и коксохимических производств. При этом резко снижаются биологические процессы водоёмов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки [5].
На жизнь обитателей водоёмов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы, разложение смолы и других экстрактивных продуктов сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества, а топляк нередко полностью забивает дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест [6]. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают её физико-химические свойства. На рыбах и на их корме – беспозвоночных – неблагоприятно отражаются молевые сплавы.
Объекты ядерной энергетики загрязняют реки радиоактивными отходами. Радиоактивные вещества концентрируются в мельчайших планктонных микроорганизмах и в рыбе, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем радиоактивность воды, в которой они живут.
Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 Кюри на 1 л и более), подлежат захоронению в подземных бессточных бассейнах и специальных резервуарах [7].
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоёмы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озёр болезнетворными бактериями и гельминтами. В ещё большей степени загрязняют водоёмы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озёра, оказывают значительное негативное влияние на биологический и физический режимы водоёмов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества [8].
В связи с расширением пищевой промышленности и животноводства всё более дают о себе знать стоки предприятий данных отраслей.
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоёмов.
В сточных водах обычно содержится около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических веществ относятся биологические загрязнения (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий [5].
Нагретые сточные воды тепловых электростанций и других производств причиняют “тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьёзными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоёмов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зелёных водорослей – так называемого “цветения воды”.
При использовании в технологических процессах вода загрязняется различными органическими и минеральными веществами, в том числе токсичными и ядовитыми. Одним из источников загрязнения окружающей среды вредными веществами, и в первую очередь тяжёлыми металлами, являются гальванические производства.
Гальванические покрытия используются практически во всех отраслях промышленности. В Российской Федерации по оценке специалистов сегодня существует около 7000 таких цехов (только в Москве более 300 гальванических цехов и участков, производств печатных плат электронной техники). Гальваническое производство является одним из крупных потребителей цветных металлов и достаточно дорогих химических реактивов. Оно потребляет не менее 15% никеля, 50% цинка, 70% меди, производимых в нашей стране. Общая поверхность изделий, подвергаемых гальваническому покрытию, к 2002 г. превышала 0, 5 млрд м2/г,
а к 2005 г. составила до 2 млрд м2/г. Несмотря на существенные различия в технологии металлопокрытий различных изделий, все они создают в процессе эксплуатации отходы, которые могут находиться в жидком, твёрдом, пастообразном или газообразном состоянии, представляя собой различную степень опасности и токсичности для окружающей природной среды и человека.
Ежегодно для промывки изделий после гальванических покрытий расходуется не менее 650∙106 м3 чистой воды. Ежегодно при промывке изделий после гальвано-химических покрытий из рабочих ванн выносится не менее 3300 т цинка, 2400 т никеля, 2500 т меди, десятки тысяч тонн других металлов, кислот и щелочей.
Источниками загрязнения окружающей среды в гальванотехнике являются не только промывные воды, но и отработанные концентрированные растворы. Выход из строя рабочих растворов происходит по причинам накопления в электролитах посторонних органических и неорганических веществ и нарушения соотношения основных компонентов гальванических ванн. Сбросы отработанных растворов по объёму составляют 0, 2–0, 3% от общего количества сточных вод, а по общему содержанию сбрасываемых загрязнений достигают 70%. Залповый характер таких сбросов нарушает режим работы очистных сооружений, приводит к безвозвратным потерям ценных материалов.
Попадание неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод и других видов отходов, содержащих цветные металлы, в водные объекты наносит ущерб народному хозяйству и окружающей природе не только
из-за потерь используемых в производстве металлов, но и вследствие огромного негативного их воздействия на окружающую среду. Так, по данным Москомприроды в Москве за сутки из-за несовершенствования технологий обработки сточных вод и осадков сбрасывается в канализацию более 100 тыс. м3 жидких отходов, содержащих около 18 т цветных металлов. В списке городов РФ Москва числится одним из городов с высокой степенью загрязнения воздуха, воды и почвы.
Техногенные источники опасности в последние годы становятся более серьёзными факторами экологического риска, чем природные. В Москве насчитывается более 70 химически опасных объектов (ХОО). К химически опасным объектам Москвы относятся две группы предприятий. Первая группа – промышленные предприятия, на которых опасные химические вещества являются исходным сырьём, образуются на промежуточных стадиях технологических процессов, являются конечными продуктами, используются при производстве тех или иных изделий. Вторая группа – это многочисленные объекты пищевой промышленности, в которой сильнодействующие ядовитые вещества используются в холодильных установках и морозильниках (аммиак), оптовые продуктовые базы (аммиак), водоочистные станции (хлор), объекты Мосводоканала, склады и базы химических реактивов и кислот, ТЭЦ (аммиак, серная и соляная кислота), автозаправочные станции (бензин, дизельное топливо) и другие. Нужно отметить, что 50 из 70 химически опасных объектов относятся ко второй группе. Причём, объекты второй группы, как правило, располагаются обычно в черте города – в густонаселённых районах. На ХОО Москвы содержится от 1, 5 до 170 т аммиака, от 10 до 400 т соляной кислоты, от 5 до 340 т хлора, до 60 т серной кислоты и до 110 т азотной кислоты.
В то же время на территории Москвы расположено свыше 5 тыс. промышленных предприятий и организаций, в том числе около 2, 5 тыс. автотранспортных хозяйств, 13 тепловых электростанций и их филиалов (ТЭЦ), 63 тепловых районных квартальных станций (РТС и КТС),
103 отопительных котельных, более 1200 промышленных и коммунально-бытовых котельных (КБК). Их стоки и выбросы различны и многообразны, поэтому выдача рекомендаций по их очистке или утилизации затруднительна. Данную проблему невозможно решить, используя глобальный и единый подход. Решение возможно только на базе всестороннего изучения состава стоков, их классификации, а затем подбора соответствующего очистного оборудования.
Сточные воды, образующиеся на предприятиях химических производств, а также отводимые с территории промышленных предприятий, можно разделить на три категории [9]:
§ производственные (использованные в технологическом процессе производства или образующиеся при добыче полезных ископаемых);
§ бытовые (от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории промышленных предприятий);
§ атмосферные (дождевые и образующиеся от таяния снега).
Производственные сточные воды можно подразделить на два основных вида: незагрязнённые и загрязнённые.
Незагрязнённые производственные сточные воды поступают от холодильных, компрессорных, теплообменных аппаратов. Кроме того, они образуются при охлаждении технологического оборудования и продуктов производства [10].
Загрязнённые производственные сточные воды содержат различные примеси, они могут быть загрязнены преимущественно органическими или преимущественно минеральными примесями.
Производственные сточные воды можно различать также по физическим свойствам, например по температуре кипения: кипящие при температуре ниже 120ºС, 120¸250ºC и выше 250ºС (в зависимости от свойств содержащихся в них примесей).
По степени агрессивности сточные воды разделяют на:
§ слабоагрессивные (слабокислые, рН 6¸6, 5 и слабощелочные,
рН 8¸9);
§ сильноагрессивные (сильнокислые, рН < 6 и сильнощелочные,
рН > 9);
§ неагрессивные (рН 6, 5¸8).
Для формирования состава производственных сточных вод большое значение имеет вид перерабатываемого сырья. Так, основным загрязняющим компонентом сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий является нефть, нефтепродукты. Состав сточных вод зависит также от технологического процесса, состава исходных компонентов, промежуточных продуктов, выпускаемых продуктов, состава исходной воды, местных условий и от других факторов.
На различных предприятиях даже при одинаковых технологических процессах состав производственных сточных вод, режим водоотведения и удельный расход на единицу выпускаемой продукции будут неодинаковы.
Качественная характеристика производственных сточных вод важна для выбора метода их очистки, контроля за эксплуатацией очистных сооружений и сбросом сточных вод, а также для решения вопросов о возможности повторного использования стоков, извлечения и утилизации веществ, загрязняющих воду.
|
