Сточные воды: определение, классификация, состав и показатели качества

Антропогенное воздействие на водные ресурсы загрязнения, изъятие, эвтрофикация водоёмов. Экологические проблемы морей, рек Арала, Байкала.

Гидросфера —
водная оболочка Земли; масса (1,5-2,5)*1018
тонн; находится в виде паров и облаков,
океанов и морей (91,3% массы), ледников,
подземных вод. Вода в природных условиях
всегда содержит растворенные соли,
газы, органические вещества. При
концентрации солей до 1г/кг вода считается
пресной, до 25 г/кг – солоноватой, более
25 г/кг – соленой. В пресных водах обычно
преобладают ионы HCO3(-),
Ca(2+), Mg(2+). По мере роста минерализации
увеличивается концентрация SO4(-),
Cl(-), Na(+), K(+). Пресная вода — 1% от общей
массы.

Загрязнение
вод проявляется в изменении физических
и органических свойств, увеличении
содержания сульфатов, хлоридов, нитратов,
токсичных тяжелых металлов, сокращении
растворенного в воде кислорода, появлении
радиоактивных элементов, болезнетворных
бактерий и других загрязнителей.

Загрязнители:

химические.
В этом виде участвуют все виды
промышленного, с/х производства,
транспорт. Представляет собой изменение
естественных химических свойств воды
из-за увеличения в ней вредных примесей
как неорганической. (кислоты, щелочи,
соли, нефтепродукты, пестициды, диоксины,
тяжелые металлы, фенолы, аммонийный и
нитритный азот)
биологические.
Вызывается микроорганизмами и способными
к брожению органическими веществами,
приводит к бактериологическому
заражению. (вирусы, бактерии, другие
болезнетворные организмы, водоросли,
дрожжевые и плесневые грибы)
физические.
Связано со сбросом тепла в воду, что
приводит к потрясению всего биоценоза
водоемов. Источником служат подогретые
сбросные воды ТЭЦ и промышленности;
повышение температуры изменяет
естественные условия для водных
организмов, снижает количество
растворенного кислорода, изменяет
скорость обмена веществ. Также к
физическому загрязнению относятся
радиоактивное загрязнение вод, попадание
различных взвесей в водные системы.
(радиоактивные элементы, взвешенные
твердые частицы, тепло, органолептические
(цвет, запах), шлам, песок, ил, глина)

Загрязнители:

Целлюлозно-бумажный
комплекс, деревообработка: органические
вещества (смолы, жиры, лигнины, фенол),
аммонийный азот, сульфаты, вывешенные
вещества.
Нефтегазодобыча:
нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийный
азот, сульфиды.
Машиностроение,
металлообработка, металлургия: тяжелые
металлы, взвешенные вещества, цианиды,
аммонийный азот, нефтепродукты, смолы,
фенолы, фотореагенты.
Химическая,
нефтехимическая промышленность: фенолы,
нефтепродукты, СПАВ, полициклические
ароматические углеводороды, бензапирен,
взвешенные вещества.
Горнодобывающая,
угольная: флотореагенты, минеральные
взвешенные вещества, фенолы.
Легкая, текстильная,
пищевая: СПАВ, нефтепродукты, органические
красители, органические вещества.

Более
половины (56%) воды, используемой в
хозяйстве, возвращается в природную
среду в виде загрязненных сточных вод.
Основную ответственность за загрязнение
природных вод несут: машиностроение,
включая судостроение и судоремонт (39%
от общего поступления загрязняющих
веществ), коммунальное хозяйство (37%),
цветная металлургия (7%) и сельское
хозяйство (8% без учета смывов пестицидов
и минеральных удобрений).

Водоемы значительно
загрязняются при сбросе сточных вод,
содержащих большое количество
органического вещества. В таких водах
быстро размножаются грибы и бактерии,
что приводит к изменению структуры
животного сообщества и к уменьшению
содержания растворенного в воде
кислорода. Биологическое потребление
кислорода (БПК) является одним из
важнейших критериев уровня загрязнения
водоема органическими веществами. Он
определяет количество кислорода,
необходимое для разложения органических
загрязняющих веществ.

Эвтрофикация
— повышение уровня первичной продуктивности
водоемов из-за повышения в них концентрации
биогенных веществ, в основном азота и
фосфора; часто приводит к цветению вод.

Загрязнение сточных вод объектами сельского хозяйства

Экологические проблемы сточных вод сельскохозяйственного происхождения также весьма серьезны. Предприятия аграрно-промышленного комплекса часто сбрасывают в окружающую среду стоки, имеющие такие показатели наличия механических, химических и биологических примесей, которые многократно превышают предельно допустимые нормы. Снижение концентрации загрязнения сточных вод сельскохозяйственного происхождения до требуемого уровня должно обеспечиваться их качественной очисткой современным оборудованием. Только оно в состоянии гарантировать такие количественные и качественные показатели загрязнения сточных вод этого типа, которые позволяют производить их отведение без ущерба для экологии. Специфика сельскохозяйственного производства состоит в том, что его животноводческие и растениеводческие подразделения продуцируют стоки, имеющие совершенно различный состав загрязнений: в первых превалируют примеси органического и биологического, а во вторых — неорганического происхождения. Поэтому подход к их очистке, используемые для этого способы и методы, состав оборудования должны быть различными. При обустройстве очистных сооружений на предприятиях сельского хозяйства специалисты обязательно учитывают это обстоятельство, и поэтому на различных объектах монтируют то оборудование, которое сепарирует соответствующие виды загрязнений.

Охрана от засорения и истощения

Необходимые для их защиты от загрязнений мероприятия разрабатываются на уровне федеральной представительной и исполнительной власти.

Общие положения и принципы сформулированы в Водном кодексе РФ, Федеральном Законе «Об охране окружающей среды» и СанПиН 2.1.4.027-95.

Также приняты Санитарные правила СП 2.1.5.1059-1. Они так и называются: «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения».

Сформулированные в этом нормативно-правовом акте предписания и требования относятся ко всем подземным водам, которые уже используются или могут быть использованы для питья, снабжения населенных пунктов и промышленных объектов по системе водопроводов, как лечебные.

Их должны соблюдать все лица, каким бы то ни было образом влияющие на состояние подземных вод или потенциально имеющие такую возможность.

В указанном нормативно-правовом акте перечислены следующие мероприятия, призванные обеспечить санитарную охрану залегающих под землей вод:

создание на поверхности зон санитарной охраны (ЗСО), окружающих подземные бассейны питьевой воды;
разработка регламентов и процедур для получения лицензии потенциальными водопользователями и для начала любой деятельности, способной повлиять на их состояние;
проверка с помощью экспертизы на соответствие санитарно-эпидемиологическим нормам технологий, строительных проектов, разработок по модернизации и реконструкции, реально или потенциально затрагивающих подземные воды;
установление ответственности за нарушение требований нормативно-правовых актов в области водопользования;

Что это означает для лиц, деятельность которых так или иначе влияет на состояние:

неукоснительное следование требованиям законодательства в том, что затрагивает вопросы водопользования, касается суточных лимитов водозабора и условиям соглашения, являющегося неотъемлемым приложением к лицензии водопользователя;
организация и соблюдение границ ЗСО;
разработка и внедрение в практику системы мероприятий, цель которой – предотвращение и ликвидация утечек промышленных вод и защита подземных водоносных горизонтов от прочих источников загрязнения;
непрерывное усовершенствование технологических процессов и оборудования для чистки промышленных и сточных вод;
мониторинг изменений состава подземных вод, которые потенциально могут пострадать от находящихся неподалеку промышленных объектов;
складирование и захоронение отходов производства с соблюдением требований безопасности и только в согласованных с компетентными органами местах.

Качество подземной H2O определяется, исходя из их соответствия следующим критериям:

предельно допустимая концентрация химикатов или их ориентировочный допустимый уровень;
допустимый уровень содержания отдельных микроорганизмов;
нормы обеспечения радиационной безопасности.

Мониторинг в целях проверки качества подземных вод возлагается как на подразделения Государственной санитарно-эпидемиологической службы, так и на организации, ИП, деятельность которых прямо или косвенно может спровоцировать загрязнение подземных водоносных пластов.

Декларация о составе сточных вод

Подавать декларацию о свойствах и составе сточных вод требуется в Водоканал города до 1 июля. Регламентируется данное правило:

ФЗ №416 – «О водоснабжении и водоотведении»;
ФЗ №644 – «Правила холодного водоснабжения и водоотведения».

Декларация о свойствах и составе сточных вод введена для выявления физических качеств стоковых вод. Важна для характеристики степени отрицательного влияния на водные объекты (природные ресурсы и центральную систему водоотведения). С помощью лицензированной лаборатории руководители организаций определяют фактические (реальные) концентрации загрязняющих веществ и показатели свойств в спускаемой воде. Для анализа берут 3 образца с каждого канализационного спуска за последние 5 лет.

Заполнять форму декларации о составе и свойствах сточных вод требуется следующим абонентам (на основании п. 124 части VIII ППРФ № 644):

лица, осуществляющие производство, переработку товаров;
лица, самостоятельно спускающие воду в систему централизованного водоотведения;
при превышении объема более 30 м3 по всем точкам спуска.

Декларация становится неактуальной в ситуациях, прописанных в п.п.38,39 ППРФ от 29.07.2013г. №645, что требует повторной подачи:

установление новых нормативов разрешенного сброса;
введение дополнительных технологий, приведших к изменению состава и природных свойств воды;
выявление сверхнормативного выведения загрязняющих веществ.

Узнайте еще много нового:

Классификация сточных вод: хозяйственно-бытовые, промышленные, атмосферные

Методы анализа сточных вод: химический, микробиологический, токсикологический

Бытовые сточные воды: как образуются, состав, очистка

Классификация и методы очистки сточных вод

Производственные сточные воды: ПДК, состав и способы утилизации

Сброс сточных вод: залповый, на рельеф, в канализацию

Очистка сточных вод предприятий: методы и оценка эффективности

Виды химических загрязнителей природных вод и мирового океана

Аэробная и анаэробная биологическая очистка сточных вод

Морфологический и компонентный состав отходов

Методы обеззараживания и очистки сточных вод

ХПК и БПК сточных вод: определение, чем отличаются и как снизить?

Виды и свойства промышленных стоков

Производственные стоки воды появляются в результате действий предприятий по переработке сырья и созданию какой-либо продукции.

Промышленные воды можно разделить на следующие категории:

Относительно чистые – такая вода появляется в основном после охлаждения различных агрегатов;
Грязные – создаются в результате промывки сырья или участия жидкости в различных производственных и технических процессах.

Производственные водные стоки по своему составу весьма неоднородны и могут иметь разные свойства. Состав загрязнений, а также их концентрация зависят от технологии производства, вида изготавливаемой продукции, используемого сырья и оборудования.

Например, водные стоки бумажных комбинатов заполнены целлюлозой и древесным волокном, металлургических заводов – окалиной и фенолами, шахт – угольной пылью, текстильных фабрик – моющими средствами и красителями и так далее.

При этом количество производственных стоков зависит от мощности предприятий, а также расхода воды на одну единицу изготавливаемой продукции.

Что касается концентрации загрязнений, то она может быть слабой (стоки машиностроительных и металлургических заводов), средней (сточные воды мясных и молочных комбинатов) и высокой (стоки предприятий первичной обработки шерсти).

Защита больших водоемов (морей и океанов)

Чрезвычайно важно поддерживать биологический баланс морских экосистем. Большие водоемы, поверхность которых в 3 раза превышает площадь поверхности суши, подвержены риску загрязнения из атмосферы, сточных вод, рек, морских катастроф (танкеры, нефтяные вышки). Некоторые токсичные вещества могут передаваться с живыми организмами. Поддержание чистоты крупных водоемов (морей и океанов) имеет глобальное значение

Подписаны многочисленные конвенции и соглашения, чтобы гарантировать чистоту морей и океанов, а именно:

В 1972 г. было подписано соглашение между США, Советским Союзом, Великобританией, Францией и Японией (Ословская и Парижская конвенции);
В том же году Всемирная конференция по охране окружающей среды прошла в Стокгольме;
В 1992 году – в Рио-де-Жанейро. На этой конференции были рассмотрены такие важные вопросы, как защита морей и океанов и поддержание численности рыбы.

Во всем мире заключаются международные соглашения об охране определенных видов рыб и ограничении уловов. Установлены квоты на вылов. Это позволяет контролировать и сохранять биологическое разнообразие, своевременно выявлять угрозы и эффективно их устранять.

Классификация и состав сточных вод

Очистка стоков

Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:

Бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
Промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья. Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
Атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе в основном загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки, поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнения сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей, выражающейся в массе на единицу объема (г/м3 или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объем воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

В зависимости от того, какое значение принимает разбавление сточных вод, загрязнения бытовых стоков подразделяют на следующие категории:

Нерастворимые, в которых образуются крупные взвеси, размеры частиц в которых превышают 0,1 мм;
Пены, суспензии и эмульсии, размеры частиц которых составляют от 0,1 мкм до 0,1 мм;
Коллоидные – размер частиц от 1 нм до 0,1 мкм;
Растворимые, в состав которых входят молекулярно-дисперсные частицы, размер которых не достигает 1 нм.

Кроме того, отличают органические, минеральные и биологические загрязнения бытовых стоков:

Минеральные загрязнения включают в себя частицы песка, глины и шлака, растворы солей, щелочей, кислот и прочие вещества.
Органические загрязнения могут быть как животного, так и растительного происхождения. Растительные загрязнения – это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота.
Биологические же загрязнения включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей таких болезней, как паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т.д. Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов, скотобоен и т.д. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоемы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

В состав бытовых стоков входят следующие загрязнения (значения приведены в процентах от общего числа загрязнений):

Минеральные вещества – 42%;
Органические вещества – 58%;
Взвешенные осаждающиеся вещества – 20%;
Коллоидные смеси – 10%
Растворимые вещества – 50%.

Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе.

На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия и т.п.

Азот аммонийный

Белковые вещества в организме человека, во время обмена веществ вырабатывают мочевину, которая под воздействием гнилостных бактерий содержащихся в сточных водах, подвергается гидролизу, и образует аммонийный азот. В этом виде азот содержится в сточных водах, в процессе разложения может выделять аммиак. Аммиачный газ, в концентрации выше 4 мг/л, смертельно опасен для некоторых видов рыб.

Для удаления азота аммонийных солей из хоз-бытовых стоков, применяется метод нитрификации, этот процесс происходит в аэробном реакторе, при помощи аэробных нитрифицирующих бактерий, в результате их воздействия происходит окисление аммонийного азота и образуются соли азотистой кислоты — нитриты, во время дальнейшего окисления, образуются соли азотной кислоты — нитраты.

После необходимо провести процесс денитрификации, который тоже производится микроорганизмами — органотрофами. Для этого производят рециркуляцию сточных вод, возвращают очищенные в аэротэнке стоки в камеру — денитрификатор, которая является самой первой в этапе биологической очистки, там они смешиваются со стоками поступающими на очистку, в которых содержатся органические вещества необходимые денитрификаторам.

Классификация и состав сточных вод

Стоки разделяются на три вида по составу, происхождению и качественным характеристикам:

Бытовые (хозфекальные). Попадают в сеть канализации из сантехнических приборов. Образование таких стоков происходит как в жилых, общественных, так и в индустриальных помещениях в процессе жизнедеятельности человека. Представляют наибольшую опасность, поскольку содержат значительный объем органических примесей, подверженных гниению. К таким можно причислить экскременты, мочу и разнообразные микроорганизмы, в том числе и болезнетворные.
Дождевые или поверхностные. Появляются на дорогах, площадях, кровлях после выпадения атмосферных осадков. В эту же категорию входят стоки, возникающие после поливки садов и газонов. Они считаются самыми чистыми и содержат в себе незначительное количество органики и минеральных взвесей.
Производственные. Возникают при выполнении различных процессов технологического плана с применением воды на промышленных объектах.

Последняя категория распределяется на два типа: загрязненные стоки, для которых перед вторичным использованием либо отпуском в водоемы требуется очищение, и сравнительно чистые, не нуждающиеся в предварительной обработке. Опасные вещества в составе различаются и целиком зависят от отрасли промышленности и технологических особенностей производства.

Другая классификация сточных вод основывается на концентрации вредных примесей, агрессивности и токсичности. Согласно ей канализационные стоки делятся на четыре вида:

слабозагрязненные;
среднезагрязненные;
сильнозагрязненные,
опасные.

Основным оценочным критерием служит показатель pH. К слабоагрессивным жидкостям относят слабокислые с рН=6–6,5 и слабощелочные составы с рН=8–9. Сильную агрессивность имеют жидкие среды с сильнокислым (рН<6) или сильнощелочным (рН>9) составом.

Также разделяют загрязненные воды по фазово-дисперсному составу на взвеси, коллоидные, молекулярные и ионные растворы.

Классификация сточных вод

Система видов сточных вод делится согласно категории, которые различаются по таким показателям:

Состав сточных вод;
Их происхождение;
Показатели загрязнителей.

По всем этим показателям сточные воды бывают следующие:

Бытового и хозяйственно-фекального назначения. Это такие виды, которые отводятся из жилых помещений. Основными их загрязнителями являются отходы физиологического и бытового использования.
Стоки промышленных организаций. Их образование происходит во время технологических процессов по созданию продукта, например при промывке сырья. Данный вид считается самым опасным для окружающей среды, так как может иметь различные химические и токсичные примеси. Стоит учесть, что производственные сточные воды следует обязательно предварительно очищать, так как их попадание в водоем в первичном виде может стать экологическим загрязнением среды.
Не стоит упускать из вида сточные воды атмосферного характера. Какие типы потоков сюда относятся, сейчас мы и выясним. Это талые и дождевые стоки. В большинстве случаев их загрязнителями есть минеральные примеси, поэтому уровень опасности ниже, чем у других видов. Данные категории очищать можно по резкой необходимости.

Расчет уровня загрязнений зависит от количества компонентов в потоке с учетом массы на единицу объёма. Стоит отметить, что бытовые сточные воды – это достаточно стабильные составы, поэтому рассчитывать величину следует, отталкиваясь от количества потребления воды.

Из данных показателей следует выделить такие категории:

Сточные воды, которые не растворяются. Они имеют свойства образовывать крупные элементы, размером больше 0,1 мм;
Различные пенообразные суспензии и эмульсии. Габариты частиц варьируются от 0,1 мкм до 0,1 мм.
Коллоидные виды. Их частицы достигают максимального размера – 0,1 мкм.
Растворимые категории, которые содержат элементы размером до1 нм.

Виды загрязнителей

Для сточных вод характерно понятие загрязнителей, так как от их вида в основном зависит выбор способа очистки. Поэтому, на сегодняшний день выделяют такие разновидности хозяйственно промышленных отходов:

Минеральные. В своем составе содержат компоненты песка, глины и других пород ископаемых.
Органические. Основные составляющие – это вещества растительного и животного мира. Если рассматривать первый вариант, то сюда входят остатки плодов, бумажная продукция, растительные масла и другое. Главные свойства проявляются в высоком проценте присутствия углерода в частицах. Второй тип же включает в себя компоненты физиологических выделений, органики, клейких консистенций. Для него характерно наличие высокого процента азота.
Биологические загрязнители. Данные виды содержат различного рода грибки, бактерии, водоросли и микроорганизмы. Стоит отметить, что свойства данных компонентов могут носить вирусный характер и нанести большой ущерб окружающей среде. Такой тип может встречаться как в хозяйственно промышленных, так и бытовых канализациях, поэтому их очистка является обязательной составляющей оптимального использования.

В процентном соотношении компонентов, входящих в состав стока — это выглядит таким образом: