Реферат: Сточные воды

Реферат: Сточные воды

Содержание

                                                                                                        стр.

Введение                                                                                           2

Состав сточных вод и их классификация                                       3

Выпуск сточных вод в водоемы                                                     9

Основные методы очистки сточных вод                                         11

Заключение                                                                                      14

Список используемой литературы                                                 15

Введение .

Двадцатое столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли , развитием урбанизации . Появились города-гиганты с населением более десяти миллионов человек . Развитие промышленности , транспорта , энергетики , индустриализация сельского хозяйства привели к тому , что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер.

Повышение эффективности мер по охране окружающей среды связано прежде всего с широким внедрением ресурсосберегающих , малоотходных и безотходных технологических процессов , уменьшением загрязнения воздушной среды и водоемов.

Охрана окружающей среды представляет собой весьма многогранную проблему , решением которой занимаются , в частности , инженерно-технические работники практически всех специальностей , которые связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на промышленных предприятиях , которые могут являться источником загрязнения в основном воздушной и водной среды.

Состав сточных вод и их классификация

Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов , жилых , общественных и производственных зданий , обеспечивающих необходимые санитарно-гигиенические условия труда , быта и отдыха населения . Системы водоотведения и очистки состоят из комплекса оборудования , сетей и сооружений , предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых производственных и атмосферных сточных вод , а также для их очистки и обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией.

Объектами водоотведения являются здания различного назначения , а также вновь строящиеся , существующие и реконструируемые города , поселки , промышленные предприятия , санитарно-курортные комплексы и т.п.

Сточные воды - это воды , использованные на бытовые , производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями , изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства , а также воды , стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории : бытовые , производственные , атмосферные .

Бытовые сточные воды (от туалетных комнат , душевых , кухонь , бань , прачечных , столовых , больниц ; они поступают от жилых и общественных зданий , а также от бытовых помещений) образуются в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей . Концентрацию загрязняющих веществ бытовых сточных вод определяется исходя из удельного водоотведения на одного жителя :

                                                  ,                               (1)

где S - концентрация загрязняющих веществ , мг / л ,

      a - количество загрязнений , приходящееся на одного жителя ,      г/сут,

      q - норма водоотведения на одного жителя , л / сут .

Значения a приведены в Таблице 1 . При сбросе бытовых сточных вод промышленными предприятиями в канализацию населённого пункта количество загрязняющих веществ от эксплуатационного персонала дополнительно не учитывается .

В сточных водах содержатся примеси минерального и органического происхождения . Можно принять что минеральные загрязнения в бытовых сточных водах в виде нерастворенного вещества - 5 % , суспензии - 5 % , коллоиды - 2 % и растворимые вещества - 30 % . Для органических веществ эти проценты соответственно следующие : нерастворимые - 15 % , суспензии - 15 % , коллоиды - 8%  и растворимые - 20 % .

Таблица 1

 Количество загрязнений на одного жителя

 Минеральные соединения представлены солями аммония , фосфатами , хлоридами , гидрокарбонатами и другими соединениями . Бытовые сточные воды имеют обычно слабощелочную реакцию среды (рН=7,2 - 7,8) . Органические вещества бытовых сточных вод можно разделить на две группы : безазотистые и азотосодержащие вещества . Основная часть безазотистых органических веществ представлена углеводами и жирами . Азотосодержащие органические соединения представлены белками и продуктами их гидролиза . Особую форму примеси бытовых сточных вод представляют микроорганизмы . Иногда могут присутствовать и болезнетворные формы микроорганизмов (бактерии и вирусы) .

Состав производственных сточных вод (воды , использованные в технологических процессах , не отвечающие более требованиям , предъявляемым к их качеству ; к этой категории относят также воды , откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых) зависит от характера производственного процесса и отличается большим многообразием . В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты сточные воды могут быть разделены на следующие группы :

1. Воды , содержащие неорганические примеси со специфичными токсичными свойствами . Сюда входят стоки металлургии , гальванических цехов , предприятия , машиностроительной , рудо- и угледобывающей промышленности , заводы по производству кислот , строительных изделий и материалов , минеральных удобрений и другие . Они могут вызвать изменение рН воды водоёмов . Соли тяжёлых металлов являются токсичными по отношению к водным организмам .

2. Воды , в которых неорганические примеси не обладают токсичным действием . К этой группе относятся сточные воды рудообогатительных фабрик , цементных заводов и других . Примеси такого типа находятся во взвешенном состоянии . Для водоёма особой опасности  эти воды не представляют .

3. Воды , содержащие нетоксичные органические вещества . Сюда входят сточные воды в основном предприятий пищевой промышленности (мясной , рыбной , молочной , пищевой , целлюлозно-бумажной , микробиологической , химической промышленности , заводы по производству каучука , пластмасс и другие) . При попадании их в водоем возрастает окисляемость , БПК , снижается концентрация растворённого кислорода .

4. Воды , содержащие органические вещества со специфическими токсичными свойствами . К этой группе относятся сточные воды  нефтедобывающей , нефтеперерабатывающей , текстильной , легкой , фармацевтической промышленности ; заводы по производству сахара , консервов , продуктов органического синтеза и другие) .

Кроме вышеуказанных групп загрязненных производственных сточных вод имеет место сброс нагретых вод в водоем , что является причиной так называемых тепловых загрязнений . Производственные сточные воды могут различаться по концентрации загрязняющих веществ , по степени агрессивности и т. д.

Состав производственных сточных вод колеблется в значительных пределах , что вызывает необходимость тщательного обоснования выбора надежного и эффективного метода очистки в каждом конкретном случае . Получение расчетных  параметров и технологических регламентов обработки сточных вод и осадка требуют весьма продолжительных научных исследований как в лабораторных , так и полупроизводственных условиях . Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности . Норма водопотребления - это целесообразное количество воды , необходимого для производственного процесса , установленная на основании научно обоснованного расчета или передового опыта . В укрупненную норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии . Нормы расхода производственных сточных вод применяют при проектировании вновь строящихся и реконструкции действующих систем водоотведения промышленных предприятий . Укрупненные нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии .

Степень загрязнённости атмосферных вод (дождевые и талые воды отводятся вместе с водами от полива улиц , фонтанов и дренажей) зависит от многих факторов , в том числе от общей санитарной обстановки населённого пункта . Принятая технология сухой уборки улиц не обеспечивает полного удаления загрязнений . Мусор с проезжей части дорог содержит значительное количество органики , биогенов , нефтепродуктов солей тяжёлых металлов . Загрязнённость дождевого стока зависит от его расхода . При расходе менее 25 л/с га сточные воды практически не смывают загрязнений и поэтому загрязнённость их минимальна . По мере увеличения расхода стока в нём растут концентрации взвешенных веществ , фосфора и азота , достигая максимума непосредственно пред пиком дождя . Основная часть загрязнённых дождевых вод поступает в канализацию в начале дождя . Максимальная величина БПК воды наблюдается в летние месяцы , а осенью они снижаются почти в 2 раза . Для биогенных веществ характерен пик ранней весной и второй пик наблюдается осенью после листопада .

Некоторые качественные характеристики городского поверхностного стока приведены в Таблице 2 . Загрязнённость талых вод в первую очередь зависит от режима таяния снега . В ряде случаев при использовании поваренной соли во время гололёда талые воды содержат значительное количество хлоридов .

Таблица 2

Качественная характеристика городского поверхностного стока

Качество и состав поверхностного стока с городских территорий зависят от целого ряда трудно учитываемых и трудно прогнозируемых факторов . Большое разнообразие местных условий делает практически невозможным получение усреднённых показателей качества поверхностного стока в целом . Приведенные в Таблице 3 данные о загрязнённости дождевых вод с территории промышленных предприятий весьма приближённые . Удельный вес отдельных показателей в этом списке определяется прежде всего видом производства .

Таблица 3

Степень загрязнённости поверхностных вод с некоторых характерных территорий

В практике используется также понятие городские сточные воды , которые представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод . Бытовые , производственные и атмосферные сточные воды отводятся как совместно , так и раздельно . Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения . При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения . Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов : по одной из них отводятся дождевые и незагрязненные производственные сточные воды , а по другой или по нескольким сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

 Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси , содержащие примеси органического и минерального происхождения , которые находятся в не растворенном , коллоидном и растворенном состоянии . Степень загрязнения сточных вод оценивается концентрацией , т. е. массой примесей в единицу объема мг/л или г/куб. м. Состав сточных вод регулярно анализируется . Проводятся санитарно-химические анализы по определению величины ХПК (общая концентрация органических веществ) ; БПК (концентрация органических соединений , окисляемых биологическим путем) ; концентрация взвешенных веществ ; активной реакции среды ; интенсивности окраски ; степени минерализации ; концентрации биогенных элементов (азота , фосфора , калия) и др. Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности повторного использования сточных вод изучается состав и режим водоотведения не только общего стока промышленного предприятия , но также сточных вод от отдельных цехов и аппаратов . Помимо определения основных санитарно-химических показателей в производственных сточных водах определяются концентрации специфических компонентов , содержание которых предопределяется технологическим регламентом производства и номенклатурой применяемых веществ .

В составе инженерных коммуникаций промышленного предприятия , как правило , имеется несколько водоотводящих сетей . Незагрязненные нагретые сточные воды поступают на охладительные установки (брызгальные бассейны , градирни , охладительные пруды) , а затем возвращаются в систему оборотного водообеспечения . Загрязненные сточные воды поступают на очистные сооружения , а после очистки часть обработанных сточных вод подается в систему оборотного водообеспечения в те цеха , где ее состав удовлетворяет нормативным требованиям .

Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается такими показателями , как количество использованной оборотной воды , коэффициентом ее использования и процентом ее потерь.

Для промышленных предприятий составляется баланс воды , включающий расходы на различные виды потерь , сбросы и добавление компенсирующих расходов воды в систему. Проектирование вновь  строящихся и реконструируемых систем водоотведения населенных пунктов и промышленных предприятий должно осуществляться на основе утвержденных в установленном порядке схем развития и размещения отрасли народного хозяйства , отраслей промышленности и схем развития и размещения производительных сил по экономическим районам . При выборе систем и схем водоотведения должна учитываться техническая , экономическая и санитарная оценки существующих сетей и сооружений , предусматриваться возможность интенсификации их работы .

При выборе системы и схемы водоотведения промышленных предприятий необходимо учитывать :

1) требования к качеству воды , используемой в различных технологических процессах ;

2) количество , состав и свойства сточных вод от дельных производственных цехов и предприятия в целом , а также режимы водоотведения ;

3) возможность сокращения количества загрязненных производственных сточных вод путем рационализации технологических процессов производства ;

4) возможность повторного использования производственных сточных вод в системе оборотного водообеспечения или для технологических нужд другого производства , где допустимо применять воды более низкого качества ;

5) целесообразность извлечения и использования веществ , содержащихся в сточных водах ;

6) возможность и целесообразность совместного отведения и очистки сточных вод нескольких близко расположенных промышленных предприятий , а также возможность комплексного решения очистки сточных вод промышленных предприятий и населенных пунктов ;

7) возможность использования в технологическом процессе очищенных бытовых сточных вод ;

8) возможность и целесообразность использования бытовых и производственных сточных вод для орошения сельскохозяйственных и технических культур ;

9) целесообразность локальной очистки сточных вод отдельных цехов предприятия ;

10) само очищающую способность водоема , условия сброса в него сточных вод и необходимую степень их очистки ;

11) целесообразность применения того или иного метода очистки .

При вариантном проектировании водоотводящих систем и очистных сооружений на основании технико-экономических показателей принимается оптимальный вариант.

Выпуск сточных вод в водоемы

Количество сточных вод , выпускаемых в сточные объекты , определяется при помощи предельно допустимого сброса (ПДС) . Под ПДС понимается масса вещества в сточных водах , максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте . Расчёт ПДС производится по наибольшим среднечасовым расходом сточных вод q (в м3/ч) фактического периода спуска сточных вод . Концентрация загрязнений S’ст выражается в мг/л (г/м3) , а ПДС - в г/ч . ПДС с учётом требований к составу и свойствам воды в водных объектах определяется для всех категорий водопользования как произведение :

                                             .                             (2)

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов . В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура , уменьшается прозрачность , появляются окраска , привкусы , запахи) ; на поверхности водоема появляются плавающие вещества , а на дне образуется осадок ; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ , появляются токсичные вещества , уменьшается содержание кислорода , изменяется активная реакция среды и др.) ; изменяется качественный и количественный бактериальный состав , появляются болезнетворные бактерии . Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого , а часто и для технического водоснабжения ; теряют рыбохозяйственное значение и т.д.

Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером водопользования . После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах , однако это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения , для культурных и спортивных мероприятий , рыбохозяйственных целей .

Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных вод в водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями .

Нормативы качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования устанавливают качество воды для водоемов по двум видам водопользования : к первому виду относятся участки водоемов , используемые в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения , а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности ; ко второму виду - участки водоемов , используемые для купания , спорта и отдыха населения , а также находящиеся в черте населенных пунктов .

Отнесение водоемов к тому или иному виду водопользования проводится органами Государственного санитарного надзора с учетом перспектив использования водоемов .

Приведенные в правилах нормативы качества воды водоемов относятся к створам , расположенным на проточных водоемах на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования , а на непроточных водоемах и водохранилищах на 1 км в обе стороны от пункта водопользования .

Большое внимание уделяется вопросам предупреждения и устранения загрязнений прибрежных районов морей . Нормативы качества морской воды , которые должны быть обеспечены при спуске сточных вод , относятся к району водопользования в отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в стороны от этих границ . При использовании прибрежных районов морей в качестве приемника производственных сточных вод содержание вредных веществ в море не должно превышать ПДК , установленные по санитарно-токсикологическому , обще санитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности . При этом требования к спуску сточных вод дифференцированы применительно к характеру водопользования . Море рассматривается не как источник водоснабжения , а как лечебный оздоровительный , культурно бытовой фактор .

Поступающие в реки , озера , водохранилища и моря загрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем . В результате процессов превращения загрязняющих водоемы веществ , протекающих под воздействием природных факторов , в водных источниках происходит полное или частичное восстановление их первоначальных свойств . При этом могут образовываться вторичные продукты распада загрязнений , оказывающих отрицательно влияние на качество воды .

Самоочищение воды водоемов - это совокупность взаимосвязанных гидродинамических , физико-химических , микробиологических и гидробиологических процессов , ведущих к восстановлению первоначального состояния водного объекта . В связи с тем , что в сточных водах промышленных предприятий могут содержаться специфические загрязнения , их спуск в городскую водоотводящую сеть ограничен рядом требований . Выпускаемые в водоотводящую сеть производственные сточные воды не должны : нарушать работу сетей и сооружений ; оказывать разрушающего воздействия на материал труб и элементы очистных сооружений ; содержать более 500мг/л взвешенных и всплывающих веществ ; содержать вещества , способные засорять сети или отлагаться на стенках труб ; содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества , способные образовывать взрывоопасные смеси ; содержать вредные вещества , препятствующие биологической очистке сточных вод или сбросу в водоем ; иметь температуру выше 40 С . Производственные сточные воды не удовлетворяющие этим требованиям , должны предварительно очищаться и лишь после этого сбрасываться в городскую водоотводящую сеть .

Основные методы очистки сточных вод

Требуемая степень очистки сточных вод определяется как

                                        ,                (3)

где Sст - концентрация загрязняющего вещества до очистки , то есть концентрация вещества в свежей сточной жидкости . Если , например , Sст < S’ст , то очистка сточных вод не требуется . Разница между концентрациями S’ст - ПДК определяется влиянием процессов разбавления и самоочищения .

Методы , применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод , можно разделить на три группы : механические ; физико-химические , биологические .

В комплекс очистных сооружений , как правило , входят сооружения механической очистки . В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями биологической либо физико-химической очистки , а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки . Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются , образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка . Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий , на сельскоõозяйственные нужды или сбрасываться в водоем . Обработанный осадок может утилизироваться , уничтожаться или складироваться .

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей . Как правило , она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки . В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90 % , а органических веществ до 20 % . В состав сооружений механической очистки входят решетки , различного вида уловители , отстойники , фильтры . Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей . (в основном песка) . Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов . Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод . Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды , либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков .

Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ , которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника , или всплывают на его поверхность . Для очистки сточных вод , содержащих нефть и нефтепродукты , при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки . Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары , в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей . Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность , собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию .

Биологическая очистка - широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод . В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений , содержащихся в сточных водах . Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов , включающим множество различных бактерий , простейших и ряд более высокоорганизованных организмов-водорослей , грибов и т. д. , связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза , симбиоза и антагонизма) .

Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения , поля фильтрации , биологические пруды) , так и в специальных сооружениях (аэротенки , биофильтры) . Искусственное культивирование микроорганизмов в специально созданных для них благоприятных внешних условиях (состав питательной среды , избыток растворённого кислорода , температура) резко ускоряет биологическую очистку сточных вод , хотя и требует дополнительных затрат .

Химические и физико-химические методы очистки играют значительную роль при обработке производственных сточных вод . Они применяются как самостоятельные , так и в сочетании с механическими и биологическими методами . Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод многих отраслей промышленности , содержащих щелочи и кислоты . Нейтрализация сточных вод осуществляется с целью предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений , нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах.

Процесс флотации , являющийся одним из методов физико-химической очистки сточных вод , заключается в молекулярном взаимодействии примесей воды с пузырьками тонкодиспергированного воздуха и всплывании образующихся комплексов «частица-пузырёк воздуха» на поверхность в виде пены .

Заключение

В настоящее время во всём мире , в том числе и в России , остро стоят проблемы различных загрязнений воздуха , почвы , воды . Ни один город и ни одно предприятие не может обойтись без потребления воды . Зачастую воды использованные на различные нужды становятся не пригодными для дальнейшего использования , то есть загрязняются . Таким образом образуются бытовые , производственные и атмосферные сточные воды .

Наиболее сложны по составу сточные воды промышленных предприятий . На формирование производственных сточных вод влияет вид перерабатываемого сырья , технологический процесс производства , применяемые реагенты , промежуточные изделия и продукты , состав исходной воды , местные условия и др.

Для повторного использования , а так же для выпуска в водоёмы , сточные воды всё больше подвергают очистке . В зависимости от степени их загрязнённости и наличия средств применяют различные методы очистки сточных вод .

Наиболее простая и относительно не дорогостоящая - механическая очистка сточных вод , которая обычно предшествует биологической или физико-химической очистке .

Список используемой литературы:

1. Ксенофонтов Б. С. Проблемы очистки вод. -М.:  Знание , 1991.

2. Ливчак И. Ф. , Воронов Ю. Ф. "Охрана окружающей среды". -М.: Колос , 1995 .

3. Николадзе Г. И. Технология очистки природных вод. -М.: Высшая школа , 1987.

4. Сергеев Е. М. , Кофф. Г. Л. "Рациональное использование и охрана окружающей среды городов." -М.: Высшая школа , 1995.

5. Справочник по очистке природных и сточных вод. -М.: Высшая школа  1994 .

6. Cтадницкий Г. В. , Родионов А. И. "Экология". -М.: Высшая школа , 1988 .

7. Терновцев В. Е. Очистка промышленных сточных вод. -К.: Будiвельник , 1986.

8. Что делать со сточными водами ? -М.: Стройиздат , 1996.