Охрана окружающей среды

Образующиеся на промышленных предприятиях сточные воды (сточные воды, образующиеся в технологических процессах, сточ­ные воды с загрязненной территории предприятия) должны перед сбросом в водоемы или городскую канализацию очищаться до нор­мативного качества.

Требования к загрязненности воды вредными веществами при сбросе в водоемы и канализацию различны. При сбросе в канализацию и на городские очистные сооружения они ме­нее жесткие. Содержание вредных веществ в сточных водах опреде­ляются установленными для предприятия предельно допустимыми сбросами. Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки промышленных выбросов. В отличие от рассеивания выбросов в атмосфере разбавление и снижение кон­центраций вредных веществ в водоемах происходит хуже. Поэтому требуется глубокая очистка сточных вод, тем более что водная эко­система очень ранима и чувствительна к загрязнениям.

Защита водной среды от вредных сбросов осуществляется при­менением следующих методов и средств: рациональным размещением источников сбросов и организа­цией водозабора и водоотвода; разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций путем организации специально организован­ных и рассредоточенных выпусков; применением средств очистки стоков.

С целью стимулирования предприятий к качественной очистке собственных стоков целесообразно организовать водозабор на тех­нологические нужды ниже по течению реки, нежели сброс сточных вод. Если для технологических нужд требуется чистая вода, пред­приятие будет вынуждено осуществлять высокоэффективную очист­ку собственных стоков. Рассредоточенные выпуски стоков осуществляют через трубы, проложенные поперек сечения русла реки, тем самым увеличивая интенсивность перемешивания и кратность разбавления. Методы очистки сточных вод можно подразделить на механиче­ские, физико-химические и биологические. Для очистки сточных вод от взвешенных частиц (механических частиц, частиц жиро- масло- и нефтепродуктов) применяют проце­живание, отстаивание, обработку в поле центробежных сил, филь­трование и флотацию. Процеживание применяют для удаления из сточной воды круп­ных и волокнистых включений. Процесс реализуют в вертикальных и наклонных решетках, ширина зазоров которых 15...20 мм, и волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит. Очистка реше­ток и волокноулавителей осуществляется вручную или механически. Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) при­месей с плотностью большей (меньшей) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях. Песколовки применяют для отделения частиц металла и песка размером более 250 мкм. Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод более мелких взвешенных частиц или жировых ве­ществ. Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроциклонах. Механизм действия гидроциклонов аналогичен ме­ханизму действия газоочистных циклонов. Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелко­дисперсных примесей как на начальной, так и конечной стадиях очистки. Наиболее часто используют зернистые фильтры из несвязанных или связанных (спеченных) между собой частиц фильтроматериала. В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала испо­льзуют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п. Метод флотации заключается в адсорбировании примесей мел­кими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены, который удаляют. Физико-химические методы очистки применяют для удаления из сточной воды растворимых примесей (солей тяжелых металлов, ци­анидов, фторидов и др.). Как правило, физико-химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных веществ. Применяются разнообразные фи­зико-химические методы, из которых наиболее распространены электрофлотаиионные, коагуляционные, реагентные (разновидность реагентного метода — нейтрализация), электрохимические, электро­диализные, ионообменные. Коагуляция — это физико-химический процесс агломерации ме­льчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В результате коагулирования устра­няется мутность воды. Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в хлопьеобразующих камерах, откуда вода на­правляется в отстойники, где хлопья отделяются отстаиванием. Нейтрализация кислых сточных вод осуществляется добавлением растворимых в воде щелочных реагентов (оксида кальция, гидро­оксида натрия, кальция, магния и др.). Нейтрализация щелочных стоков — добавлением минеральных кислот — серной, соляной и др. В процессе нейтрализации важно добавить ровно столько реа­гента, чтобы осуществить нейтрализацию, не изменив при этом по­казатель рН в противоположную сторону. В настоящее время распространены электродиализ­ные установки типа ЭДУ, имеющие от 100 до 300 камер.

Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные орга­нические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа. Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и произ­водственных сточных вод. Бактерии находятся в активном иле, представляющем собой темно-коричневую или черную жидкую мас­су, обладающую землистым запахом. С биологической точки зрения активный ил — это скопление аэробных бактерий в виде зоогелей. Кроме микробов в иле могут присутствовать простейшие (в аэротенках), в биопленке (биофильтры) — черви, личинки насекомых, водные клещи. При очистке многих видов сточных вод используют бактерии рода Pseudomonas — грамотрицательные палочки. Биологическую очистку ведут или в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) или в специальных сооружениях: аэротенках, биофильтрах. Аэротенки представляют собой открытые резервуары с системой коридоров, че­рез которые медленно протекают сточные воды, смешанные с актив­ным илом. Эффект биологической очистки обеспечивается постоян­ным перемешиванием сточных вод с активным илом и непрерывной подачей воздуха через систему аэрации аэротенка. Активный ил за­тем отделяется от воды в отстойниках и вновь направляется в аэротенк. Биологический фильтр — это очистное сооружение, заполнен­ное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая из прикрепленных форм микроорганизмов. Крупные промышленные предприятия имеют различные произ­водства (механообрабатывающее, гальваническое, литейное, окра­сочное, кузнечное и т. д.), которые дают различный состав загрязне­ния сточных вод. Поэтому водоочистные сооружения таких пред­приятий выполнены следующим образом. Отдельные производства имеют свои локальные очистные сооружения, аппаратурное обеспе­чение которых учитывает специфику загрязнения и полностью или частично удаляет их, затем все локальные стоки направляются в ем­кости-усреднители, а из них в централизованную систему, где про­изводится дальнейшая очистка стоков до достижения концентрации вредных веществ уровня предельно допустимых значений, установ­ленных для предприятия. Возможны и иные варианты системы во­доочистки в зависимости от конкретных условий на предприятии. Как видно, методов и средств аппаратного обеспечения очистки сточных вод много и они разнообразны, причем очистка от одного и того же загрязнения может быть обеспечена различными метода­ми, выбор которого зависит от опыта разработчика, эксплуатацион­ных, финансовых и других требований и возможностей.

Обеспечение качества питьевой воды

Требования к качеству питьевой воды определяются СанПиН 2.1.4.1074—01. Качество пить­евой воды зависит от источника водоснабжения — городской водо­провод, открытый водоем, артезианская скважина. Качество водо­проводной воды может быть неудовлетворительным по причине плохой

подготовки, изношенности водопроводных труб. Подземные воды из артезианских скважин могут также не удовлетворять требо­ваниям к питьевой воде, например содержать много железа и т. д. Вода открытых водо­емов может не соответствовать, что чаше всего бывает, требованиям к качеству питьевой воды. Во всех случаях несоответствия качества питьевой воды норма­тивам она должна дополнительно очищаться и подготавливаться до требований СанПиН 2.1.4.1074-01.

Конструкция и тип установок или устройств для подготовки пи­тьевой воды определяется составом загрязнения источника воды и объемом используемой в сутки воды. Водоподготовка для снабжения питьевой водой отдельных зда­ний, рабочих поселков, предприятий может осуществляться в уни­версальных модульных компактных системах, серийно выпускаемых промышленностью и позволяющих получать питьевую воду высоко­го качества из любых подземных и открытых водоемов.

Установки для подготовки питьевой воды используют методы, аналогичные применяемым при очистке сточных вод. Например, в модульных фильтровальных установках серии УПВ очистка питьвой воды осу­ществляется следующим образом: исходная вода обеззараживается и последовательно проходит пять ступеней очистки — аэрацию, реагентную обработку, осветление, фильтрование и окончательную доочистку на активных углях. Такая комплексная очистка исходной воды гарантирует высокую степень очистки от всех видов загрязне­ний — взвесей, микроорганизмов, химических веществ (аммиака, марганца, железа, солей тяжелых металлов, хлорорганических и канцерогенных соединений). Установки обеспечивают про­изводительность от 5 до 100 м3/ч. В зависимости от состава исход­ной воды часть ступеней очистки может быть исключена. Для получения питьевой воды при заборе из подземных и от­крытых водоемов, подвергшихся химическому загрязнению и бакте­риальному заражению, может применяться комплекс «Каскад», со­стоящий из модулей обеззараживания, химической обработки, фи­льтрования и адсорбции. Такой комплекс автономен, имеет свою электросиловую установку и очень удобен для снабжения водой пи­тьевого качества крупных автономных предприятий, строек, посел­ков и т. д. Для обеззараживания воды все шире находят применение установки ультрафиолетового обеззара­живания, в которых под действием жесткого бактерицидного ульт­рафиолетового излучения уничтожаются опасные и болезнетворные бактерии и микроорганизмы.

Для обеспечения питьевой водой, небольших трудовых коллек­тивов и коллективов, работающих в автономных условиях, могут применяться небольшие компактные устройства очистки типа фильтров «Турист-2М» (очищает воду от механических загрязнений, соединений железа, фенола, ядохимикатов, гуминовых кислот), «Мечта», «Коттедж» (удаляют те же вещества, что и «Турист-2М», и дополнительно устраняют неприятный привкус и запах), «Аква-14» (очищает от ржавчины, окалины, песка и т. д.), «Водолей» (улучша­ет качество питьевой воды, очищая от хлорорганических соедине­ний, фенолов, остаточного хлора, тяжелых металлов, бактериальных и вирусных загрязнений, устраняя неприятные запахи, привкусы, мутность и цветность), «Родник» (в зависимости от количества мо­дулей — от 2 до 5 — может очищать от ионов тяжелых металлов, ди­оксинов, радионуклидов и других опасных для здоровья веществ).