Анализ загрязнения воды сточными водами

Количество растворенного кислорода в воде водоема после смешения со сточными водами определяется в любой период года в пробе, отобранной в 12 часов дня. Значение БПК5 приведено для вод с температурой 20°С.

Приведённые нормативы качества воды водоемов относятся к створам, расположенным на проточных водоемах в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания или организованного отдыха, территория населенного пункта и т. д.), а на непроточных водоемах и водохранилищах – к створам в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Очищенные сточные воды после их дезинфекции отводятся по каналу к местам спуска их в водоем. Отводной канал обычно заканчивается береговым колодцем, из которого очищенные сточные воды через выпуск сбрасываются в водоем.

Конструкция выпуска во многом определяет благоприятные условия для перемешивания сбрасываемых сточных вод с водами водоема, что дает возможность лучше использовать его самоочищающую способность.

По конструкции выпуски бывают сосредоточенные, когда выпуск сточных вод осуществляется через одно отверстие, я рассеивающие, имеющие несколько выпускных отверстий.

При сбросе очищенной сточной воды в водохранилище или море устраивают береговые или глубоководные выпуски. Последние выполняются из стальных, чугунных, железобетонных труб, защищенных от коррозии.

Оголовки выпусков всех типов выполняются из сборного железобетона.

Выпуски следует располагать в местах с повышенной турбулентностью потока (сужениях, притоках, порогах и т. д.).

Выпуск в реку рекомендуется располагать на определенном расстоянии (вниз по течению) от границ канализуемого населенного места, водоприемных сооружений, участков водоема, используемых для спортивных целей и купанья, а также для водопоя скота. При выборе места выпуска очищенных сточных вод следует принимать во внимание нормальные условия пользования водой водоема нижележащих населенных мест.

Место выпуска обязательно согласовывается с органами Государственного санитарного надзора, Рыбоохраны и с другими заинтересованными организациями.

Дата добавления: 2017-02-11 ; просмотров: 783 | Нарушение авторских прав

источник

Деятельность человека, как и любого другого живого существа, всенепременно сопровождается выделением немалого количества отходов жизнедеятельности. В современных условиях практически все из них уносятся вдаль водами канализационных рек. Наконец, нашу цивилизацию практически невозможно себе представить без огромного количества заводов и прочих предприятий, которые также во множестве продуцируют сточные воды.

Очистка сточных вод является процессом, после прохождения которого стоки пригодны для использования в технических целях или же возврата в окружающую среду без ущерба для последней. Словом, способ зависит от дальнейшего использования жидкости. К примеру, сточные воды от раковин – не то же самое, что содержимое сливных ям, куда спускается содержимое унитаза.

В апреле 1993 года более 400 тысяч человек в Милуоки оказались на больничной койке в результате попадания в питьевую воду криптоспоридии. После этого случая, который получил мощный резонанс в ВОЗ, мировая общественность стала намного осторожнее относиться к той жидкости, которая течет из-под кранов под видом «питьевой воды». Это мнение только окрепло после обнародования некоторых случаев эпидемий в Индии, в результате которых сотни человек умерли. А ведь дело было в обычной кишечной палочке, попавшей в водопровод из плохо очищенных стоков! Так что очистка сточных вод – чрезвычайно важный процесс, который сохраняет жизнь и здоровье людей.

Любые загрязнители коренным образом меняют вкус, цвет и запах жидкости, не говоря уже о ее пригодности для использования в пищевых или технических целях. Наиболее опасными являются промышленные стоки, так как в них нередко содержатся такие концентрации тяжелых металлов и иных веществ, которые в десятки и сотни раз превышают самые «оптимистичные» ПДК. Конечно, в этом случае все зависит от конкретного производства, которое сбрасывает сточные воды. Канализация среднестатистического города по сравнению с ними может показаться «родником», так как в ней, по крайней мере, не бывает радиоактивных изотопов или огромного количества тяжелых металлов.

Опасные загрязнения, которые делают воду непригодной для питья и использования в бытовых целях, можно квалифицировать как физические, химические, биологические факторы. Особняком стоит выброс радиоактивных изотопов. Соответственно, классификация загрязнений будет идентична причинам, которые их вызывают:

• Механические факторы. Характеризуются резким увеличением мельчайшей механической взвеси в жидкости.
• Химические. В воде повышено содержание любых химических соединений. При этом не имеет значения, могут ли эти вещества оказывать негативное влияние на здоровье человеческого организма.
• Биологические и бактериологические (бытовые сточные воды). Очень опасный вид загрязнений, так как в этом случае в воде превышено содержание микроорганизмов. В самом начале статьи мы уже говорили, чем это чревато.
• Тепловые загрязнения. Так называется сброс в реки и другие водоемы воды из прудов-охладителей при ТЭЦ и АЭС. Не стоит относиться к этой разновидности легкомысленно, так как подобные явления приводят к массовой гибели эндемиков, приспособленных к низким температурам воды, которые характерны именно для нашей местности.
• Радиоактивные. В воде и донных осадках обнаруживаются радиоактивные изотопы. Такое бывает, когда неисправна система сточных вод на некоторых промышленных предприятиях или АЭС.

В наших условиях наиболее распространены стоки трех типов:

• Примеси неорганического происхождения, включая даже нетоксические соединения.
• Вещества органического происхождения.
• Смешанные стоки.

Очень опасны отходы металлургических производств, так как в них содержится огромное количество тяжелых металлов и прочих токсичных соединений. Они изменяют физические свойства воды. В тех водоемах, куда попадает эта отрава, погибает все живое, включая деревья и прочую растительность по берегам. Органику же сбрасывают нефтеперерабатывающие комплексы и подобные производства. В стоках есть не только сравнительно безопасная нефть, но и предельно ядовитые фенолы и подобные им вещества. Кроме того, не следует сбрасывать со счетов предприятия животноводческого типа.

Они выбрасывают гигантское количество органики. Последний вызывает резкое ухудшение органолептических свойств воды. В водоемах, куда попадают сточные воды предприятий, происходит резкое развитие микроскопических водорослей, цветение, в жидкости до минимума падает содержание кислорода. Рыбы и прочие гидробионты погибают. Производство электроники, в том числе травление печатных плат и выпуск радиотехнической продукции различных типов, дает стоки смешанного типа. В их составе имеются красители, тяжелые металлы, ацетон, фенолы и прочие соединения.

В настоящее время ученые всего мира бьют тревогу, так как в Мировой океан попадает гигантское количество нефти. Она образует на поверхности воды тончайшую пленку, которую порой можно заметить только по радужным разводам. Это не только приводит к значительному ухудшению органолептических свойств жидкости, но и к резкому снижению поступления кислорода, который попадает в океан путем диффузии. Опять-таки страдают гидробионты, причем особенно бьет нехватка этого вещества по кораллам, численность которых в морях и океанах катастрофически падает с каждым годом. Всего лишь 10 мг нефти и нефтепродуктов делают воду абсолютно непригодной для питья и жизни живых существ.

Чрезвычайно опасны фенолы, о которых мы неоднократно упоминали выше. Они присутствуют в стоках практически всех промышленных предприятий. Особенно это относится к тем из них, которые занимаются производством кокса. В присутствии этих веществ происходит массовая гибель обитателей прудов, рек, морей и океанов, а сама вода приобретает крайне неприятный, гнилостный запах.

На очистные сооружения сточных вод попадают стоки следующего состава:

• Белки – 28%.
• Углеводы – 17,5%.
• Жирные кислоты – 10%.
• Масла, жиры – 27%.
• Детергенты – 7%.

Как можно заметить, основная доля загрязняющих веществ – органика. В промышленных условиях обсуждать какой-то состав сточных вод бессмысленно, так как в каждом случае он свой. В частности в некоторых случаях прямо в реку (!) сбрасывается якобы очищенная «вода», которая по внешнему виду и составу напоминает использованное моторное масло.

Как правило, в загрязнении среды виноваты промышленные и социальные объекты, а также животноводческие и птицеводческие фермы. Очень опасны твердые отходы, которые образуются при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также стоки, образующиеся в процессе деревопереработки. Водный и железнодорожный транспорт дают немало отходов биологического происхождения. При попадании в водные источники они вызывают их обсеменение кишечной палочкой или яйцами глистов. Особенно опасно, когда выше по течению реки стоит какое-то медицинское учреждение.

Обработка включает в себя следующие способы:

• Механические. Сюда относится фильтрация, которую используют все очистные сооружения сточных вод, а также отстаивание.
• Физические. Это электролиз, аэрация, обработка стоков ультрафиолетовым излучением.
• Химические методы. Применяются специальные составы для осаждения и обеззараживания веществ, которые могут содержаться в стоках.
• Биологическая очистка сточных вод. В этом случае используются растения, усваивающие органику, а также некоторые виды простейших, улиток и рыб.

Перед началом обработки проводится подготовительная работа. Точнее, анализ сточных вод. Специалисты химических лабораторий определяют, какие именно загрязнители в них содержатся. Это помогает выбрать лучшую стратегию по их нейтрализации. Общая процедура очистки сточных вод включает отсеивание: твердых частиц, бактерий, морских водорослей, растений, неорганических примесей и органических веществ. Удаление твердых частиц – самый простой этап. Он включает в себя фильтрацию и осаждение путем отстаивания. Куда сложнее очистить сточные воды от тонких взвесей, которые обычными фильтрующими материалами не задерживаются.

Одним из наиболее простых и дешевых методов, который, тем не менее, обеспечивает высокую степень очистки, является использование активированного угля. Фильтры с этим материалом используются практически на всех предприятиях, руководство которых серьезно относится к защите окружающей среды.

Главным преимуществом угля является его высокая способность к абсорбции. Проще говоря, на поверхности частичек этого вещества имеется такое количество пор, что они могут задержать такое количество загрязняющих воду соединений, которое в несколько раз превышает объем самого угля. Именно процесс улавливания, связывания загрязняющих реагентов и называется абсорбцией. Следует отметить, что с целью очистки питьевой воды уголь использовался еще до нашей эры. Активное исследование и производство этого материала началось во время двух мировых войн. Факторами, влияющими на поглощение, являются размер частицы, площадь поверхности, структура связываемого вещества, кислотность среды (pH-фактор), температура, которую имеют сточные воды.

Древесный уголь поглощает много веществ, начиная от цветных металлов и заканчивая сложными органическими соединениями (к примеру, фенолами). Конечно, от радиоактивных соединений он не защитит, но основные виды неорганических и органических примесей с его помощью удалить можно.

В некоторых случаях для очистки могут быть использованы специальные жидкости, в состав которых входят частицы коллоидных веществ. Для чего они нужны? Все просто – микроскопические частицы, объединяясь с молекулами загрязняющих веществ, заставляют их выпадать в осадок. Явление известно как коагуляция. В некоторых очистных сооружениях используется также метод электролиза. Метод схож с предыдущим, так как ионы, образующиеся при этом процессе, также способствуют осаждению загрязняющих примесей.

Напротив, современные исследователи все чаще предлагают методы, при которых используются массивные молекулы, которые с большей эффективностью могут связывать и осаждать загрязнители. Такой процесс называют флокуляцией.

Как мы уже и говорили, очистка сточных вод может предусматривать использование отрицательно заряженных ионов. Исторически для этих целей используется сульфат алюминия, а также известь. Эти соединения вызывают резкое изменение рН воды, что приводит к гибели патогенных микроорганизмов, которые во множестве содержатся в стоках. В некоторых случаях могут использоваться вещества на основе трехвалентного железа. Некоторые химики считают, что подобные методы могли использовать еще египтяне за две тысячи лет до нашей эры. Отлично осаждает органику также перманганат калия.

Как бы там ни было, но связанная органика выпадает в виде хлопьев или геля. Эти осадки сточных вод могут быть с легкостью отловлены при помощи простейшего механического фильтра. Данный метод работает лучше всего с относительно плотными частицами (например, илом и прочими тяжелыми органическими примесями), в то же время более легкие частицы (например, микроскопические морские водоросли) лучше удаляются при помощи отстаивания. Осадительный чан должен быть достаточно большим, дабы заполнение его шло как можно медленнее. Связано это с тем, что для нормального протекания процесса требуется не менее четырех часов. После того как органические и неорганические примеси осядут на дно, воду можно считать условно очищенной, годной для использования в технических целях. Этот метод чаще используется при предварительной обработке стоков.

Затем приходит черед аэрации. Вода поступает в гигантские чаны, куда попадает сжатый воздух под большим давлением, выводимый в жидкость посредством распылителей. Вы когда-нибудь видели, как работает компрессор в обычном аквариуме? В этом случае происходит практически то же самое. Аэрация позволяет насытить воду кислородом и вывести в осадок оставшиеся органические примеси. После такой обработки жидкость чаще всего подается в специальные пруды, засаженные высшей водной растительностью (биологическая очистка сточных вод). И только потом вода считается пригодной для использования в технических целях. Ею можно поливать посадки овощей и фруктов, а также сбрасывать в природные водоемы.

источник

При обустройстве автономной канализации загородного дома нужно принимать во внимание действующие санитарно-гигиенические стандарты. Проводится анализ сточных вод и в ряде других случаев – подробнее далее.

О круговороте воды в природе мы впервые слышим еще в школе. Поскольку человек активно участвует в большинстве технологических и биологических процессов, он вносит свой вклад в активное загрязнение среды. Самыми потенциально опасными являются сточные воды. Для определения их качества отбираются пробы, которые затем направляются в аккредитованные специализированные лаборатории.

Все организации, деятельность которых связана с анализом загрязненных стоков, должны отбирать пробы на анализ воды один раз в квартал. За превышение предельно допустимых норм загрязнения предусматриваются штрафы. Чаще всего экспертизу стоков заказывают лакокрасочные предприятия, полиграфические, химические, металлургические компании, автомойки и заправочные станции. Должны регулярно проводить соответствующие исследования и владельцы частных домов, поскольку загрязненные сточные воды наносят вред и им самим, и соседям.

Основные цели отбора проб и проведения анализа стоков:

• оценка степени влияния объекта, предприятия на канализацию, водоемы;
• оценка уровня эффективности работы очистных сооружений;
• экспертиза стоков в государственных органах в рамках согласования проектов;
• разработка норм предельно допустимого сброса для предприятий;
• подбор оптимального септика.

Сточные воды – сложная неоднородная система, загрязненная разными веществами, представленными в ее составе в разных состояниях (коллоидном, растворенном и нерастворенном). Стоки содержат биологические, органические и неорганические примеси. Если говорить о самих сточных водах, то к ним относят все прошедшие определенную переработку и загрязненные массы.

Чтобы получить уверенность в безопасности стоков на загородном участке, нужно провести анализ их состава. Для этого проверяются химические и санитарно-биологические показатели. Анализ может быть полным и сокращенным – данное деление используется специализированными лабораториями, но является достаточно условным, поскольку ни одна проверка не дает исчерпывающие результаты. Полный химический анализ стоков предполагает изучение запаха, температуры, прозрачности и цвета воды, определение значения рН, сухих примесей, наличия плотного остатка, его веса и объема, количества взвешенных частиц, химической и биологической потребности в кислороде. Также обязательно рассчитывается процентное содержание СПАВов, токсичных веществ, биологических загрязнителей, растворенного кислорода, сульфатов, хлоридов, азотистых соединений. Сокращенный анализ позволяет получать сведения о кислотно-щелочном балансе, прозрачности, наличии взвешенных частиц, биологической потребности в кислороде и содержании растворенного кислорода.

Канализационные стоки представляют собой жидкость, загрязненную в ходе промышленной и бытовой деятельности людей. Концентрация веществ будет разной для стоков жилых домов и жидкостей, отводимых от промышленных предприятий. Данный тип жидкости должен обязательно проходить специальные процедуры по водоочистке и сбрасываться обратно в реки, водоемы, грунтовые воды, пр. Стоки включают в себя минеральные, органические и биологические вещества. Визуально от чистой воды они отличаются мутностью, характерным цветом, резкому фекальному запаху.

При обустройстве автономной канализации загородного дома большинство людей отдает предпочтение выгребным ямам. Да, этот способ является самым доступным и простым, но он приводит к загрязнению подземных вод. Поэтому не используйте скважины с питьевой водой, расположенные поблизости от выгребной ямы – в них отмечается высокая концентрация загрязнений, включая инфекционные заболевания и глистные инвазии. В случае с септиком прогнозы куда более утешительные – в данном случае взвешенные вещества отстаиваются, выпадая в осадок, а в дренажный колодец уже сбрасываются очищенные стоки. Еще более современный и дорогостоящий вариант – станции биологической очистки. В них за счет деятельности аэробных микроорганизмов происходит очистка загрязненных сточных масс. Учтите, что станции биологической очистки являются достаточно прихотливыми в эксплуатации – они требуют поддержания постоянного температурного режима, обеспечения субстратом и наличия постоянной подачи воздуха. Если данные требования не выполнять, надеяться на то, что стоки будут очищаться в соответствие с действующими нормами, не стоит.

Промышленные стоки образуются на предприятиях, затем выводятся с их территорий через специальные коллекторы. Спектр загрязнителей зависит от деятельности организации – это могут быть органические и неорганические примеси, красители, сульфаты, фенолы, нефтепродукты, ПАВы, хлориды и тяжелые металлы. Анализ стоков позволяет определять специфику и спектр загрязнителей, которые скидываются в канализацию. При повторном анализе сооружений очистки ранее обнаруженных загрязнений быть не должно, или их показатель не должен превышать разрешенный минимум.

Рассмотрим все параметры, по которым производится анализ сточных вод:

1. Физические – это температура, прозрачность, цветность и запах. Информативность такого анализа невысокая.
2. Химические – а именно базовая кислотно-щелочная реакция, наличие сухого остатка, фосфора и азотистых соединений, сульфатов, хлоридов, синтетических поверхностно-активных веществ. Также обязательно определяется содержание свободного кислорода и степень окисляемости.

Оценка количественных и качественных показателей загрязненности воды нужна не только для составления эффективного плана очистных мероприятий, но и для повышения эффективности последних.

Лабораторный анализ сточных вод чаще всего заказывают:

• полиграфические комбинаты;
• предприятия лакокрасочной промышленности;
• пищевое производство;
• химическая отрасль;
• металлургия;
• автомойки, заправочные станции;
• легкая промышленность.

Ответственность за загрязнение окружающей среды стоками устанавливает Кодекс РФ об административных нарушениях. В соответствие с положениями статьи 8.2 данного акта, организации и граждане, которые не соблюдают экологические, санитарно-эпидемиологические требования к накоплению, сбору, размещению, транспортировке и иным обращениям с производственными отходами, подвергаются соответствующему наказанию. Размеры штрафов:

• 1-2 тыс. рублей для частных лиц;
• 30-50 тыс. рублей для предпринимателей;
• 10-50 тыс. рублей для должностных лиц.

Лаборатории предоставляют услуги по оценке сточных вод по всем указанным выше параметрам. Стоимость проверки зависит от набора исследуемых показателей. Примерный прайс:

1. Минимальный анализ на 7 показателей – 15 тыс. рублей.
2. Типовая проверка на 15 показателей – 23 тыс. рублей.
3. Расширенный перечень на 33 показателя – 40 тыс. рублей.

Также возможна оценка качества сточных вод по индивидуальным наборам показателей. Стоимость такой проверки зависит от количества проб и перечня показателей. В цену услуги уже входит выезд специалиста на объект, отбор проб и их консервация, транспортировка, составление анализа и формирование отчета.

По заявке заказчика специалист лаборатории выезжает на объект и делает отбор проб на анализ с соблюдением требований к транспортировке и консервации. Экспертиза проводится в собственной лаборатории компании, по ее результатам составляется протокол. Рекомендации относительно проводимых очистных мероприятий, выбору септика делаются по желанию заказчика.

Для забора проб используется строго чистая тара из пластика либо стекла объемом от 1 л. Ее нужно тщательно промыть водопроводной водой для исключения вероятности попадания бактерий и других веществ, которые способны негативным образом повлиять на достоверность результатов анализов. Если будет делаться бактериологическая проверка, емкость нужно использовать стерильную, герметично закрывающуюся – ее можно приобрести в лаборатории, где вы планируете проводить проверку. Емкость заполняйте практически до самого верха, оставляйте маленький зазор между крышкой и уровнем воды. Доставить пробы желательно в течение двух часов, не на солнце.

Для выполнения самого простого анализа обычно достаточно двух дней, анализ промышленных стоков требует больше времени из-за специфики его содержания. Результаты проверки должны содержать следующие данные:

• Запах воды.
• Цветность в °С.
• Прозрачность или мутность.
• Кислотность.
• Наличие осадка.
• Содержание растворенного кислорода.

Уровень биологического загрязнения подсчитывается при определении степени концентрации кишечных бактерий. Также анализ может определять глисты, вирусы, грибы и некоторые бактерии.

Вы можете заказать проведение анализа бытовых или промышленных стоков уже сегодня. Для этого выберите лабораторию, отправьте заявку и согласуйте детали сотрудничества с менеджером.

источник

Экологические проблемы — загрязнение воды. Источники загрязнения воды. Проблема загрязнения вод мирового океана

Вода — это самый ценный природный ресурс. Ее роль — участие в процессе обмена всех веществ, которые являются основой любой жизненной формы. Невозможно представить себе деятельность промышленных, сельскохозяйственных предприятий без использования воды, незаменима она в бытовой жизни человека. Вода необходима всем: людям, животным, растениям. Для кого-то она является средой обитания.

Бурное развитие жизнедеятельности людей, нерачительное использование ресурсов привело к тому, что э кологические проблемы (загрязнение воды в том числе), стали слишком острыми. Их решение стоит у человечества на первом месте. Ученые, экологи всего мира бьют тревогу и пытаются найти решение мировой проблемы дефицита пресной воды.

Причин загрязнения достаточно много, и не всегда виной этому человеческий фактор. Природные катаклизмы также наносят вред чистым водоемам, нарушают экологическое равновесие.

Самыми распространенными источниками загрязнения воды считаются:

Промышленные, бытовые сточные воды. Не прошедшие систему очистки от химических вредных веществ, они, попадая в водоем, провоцируют экологическую катастрофу.

Кислотные дожди. Это распространенное явление, хотя о нем редко говорят. Все промышленные отработанные газы, выхлопы автомобилей, попав в атмосферу, возвращаются с дождем обратно в землю, водоемы.

Твердые отходы, мусор. Не просто загрязняют реки, но даже меняют ход течения, затрудняя его. Возможны разливы озер и рек.

Органические загрязнения. Их естественное разложение (отмирание растений, животных).

Техногенные катастрофы. Промышленные аварии.

Тепловые, радиационные загрязнения.

Независимо от причин, загрязнение воды приносит существенный вред. При попадании загрязнителя в живой организм срабатывает защитная реакция. Определенные токсины обезвреживаются иммунитетом, но во многих случаях он не справляется. Требуется лечение и принятие кардинальных мер. В зависимости от источников загрязнения ученые определяют такие показатели отравления:

Генотоксичность. Воздействие тяжелых металлов и других опасных микроэлементов способны изменить или повредить структуру ДНК. В развитии организма наблюдаются серьезные проблемы, развиваются различные заболевания.

Канцерогенность. Онкологические проблемы часто связаны с качеством воды, которую мы потребляем. Опасность заключается в возможности перерождения клеток в раковые.

Нейротоксичность. Химические элементы способны влиять на нервную систему. Загрязнения вод мирового океана тяжелыми металлами приводит к непредвиденным случаям. Все слышали о выбросе китов из воды. Поведение животных становится неадекватным. В некоторых случаях они даже начинают пожирать тех, кто раньше мирно с ними сосуществовал.

Нарушенный энергообмен. Загрязнители, воздействуя на митохондрии, приводят к тому, что энергия в организме просто перестает вырабатываться. Организм перестает действовать, и даже наступает смерть.

Репродуктивная недостаточность. Если при загрязнении водоема гибель живых организмов не всегда вероятна, то нарушение репродуктивных способностей наступает в 100% случаев. Бывает так, что для того, чтобы наладить генетическую проблему, приходится искусственно обновлять водную среду.

Экологические проблемы, загрязнение воды приводят к распространению самых тяжелых заболеваний. Именно с этой жидкостью в организм могут попасть различные возбудители и патогенные организмы, уносящие сотни тысяч жизней. Самые распространенные заболевания, которые приносит грязная вода, это:

нарушения репродуктивных функций.

Независимо от причин загрязнения воды , профилактикой будет являться использование фильтрованной, бутилированной воды. Некоторые кладут в воду серебряные предметы, они имеют определенный обеззараживающий эффект.

Понимая, что экологические проблемы и загрязнение воды в частности доставляют угрозу человечеству, на государственном и международном уровне создаются требования к поведению людей и деятельности предприятий. Разработаны регламенты контроля за работой систем очистки:

Первичная или механическая. Главная задача — не пропустить в водоем крупные предметы. На стоках устанавливаются задерживающие решетки, фильтры. Требуется своевременная их очистка, иначе засорившиеся решетки могут спровоцировать аварию.

Специализированная. Улавливается загрязнитель определенного типа. Существуют, например, ловушки для нефтяных пятен, жиров, хлопьев, их осаждают с использование коагулянтов.

Химическая. Такая система подразумевает, что сточные воды будут использоваться в замкнутом (повторном) цикле. На выходе используют вещества, которые возвращают ее в первоначальный вид. Это техническая вода.

Третичная очистка. Вода обрабатывается порошками, специальными составами, многоэтапно фильтруется, убивая вредные организмы и уничтожая другие вещества. Используется для бытовых нужд граждан, а также в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве.

К основным источникам, которые загрязняют Мировой океан, относятся следующие радиоактивные факторы:

испытания ядерного оружия;

сбросы радиоактивных отходов;

крупные аварии (суда с атомными реакторами, ЧАЭС);

захоронения на дне океанов, морей радиоактивных отходов.

Экологические проблемы и загрязнение воды в том числе напрямую связаны с заражением радиоактивными отходами. Например, французские и английские атомные заводы заразили практически всю Северную Атлантику. Наша страна стала виновницей загрязнения Северного Ледовитого океана. Три атомных подземных реактора, а также производство Красноярск-26 засорили крупнейшую реку Енисей. Очевидно, что радиоактивные продукты попали в океан.

Остро стоит проблема загрязнения вод Мирового океана. Кратко перечислим самые опасные радионуклиды, попадающие в него: цезий-137; церий-144; стронций-90; ниобий-95; иттрий-91. Все они обладают высокой биоаккумулирующей способностью, переходят по пищевым цепочкам и концентрируются в морских организмах. При этом создается опасность как для человека, так и для гидробионтов.

Акватории арктических морей подвергаются сильным загрязнениям различных источников поступления радионуклидов. Люди беспечно сбрасывают опасные отходы в океан, тем самым превращая его в мертвый. Человек, наверно забыл, что океан — это главное богатство земли. Он обладает мощными биологическими и минеральными ресурсами. И если мы хотим выжить, необходимо срочно принимать меры по его спасению.

Рациональное потребление воды, охрана от загрязнений — главные задачи человечества. Пути решения экологических проблем по загрязнению вод ведут к тому, что прежде всего большое внимание следует уделять сбросам опасных веществ в реки. В промышленных масштабах необходимо усовершенствовать технологии по очистке сточных вод. В России необходимо ввести закон, который бы повышал взимание платы за сбросы. Вырученные средства должны направляться на разработку и сооружение новых экологических технологий. За наименьшие выбросы плату нужно снижать, это будет служить мотивацией к сохранению здоровой экологической обстановки.

Большую роль в решении экологических проблем играет воспитание подрастающего поколения. С ранних лет необходимо приучать детей к уважению, любви к природе. Внушать им, что Земля — наш большой дом, за порядок в котором ответственен каждый человек. Воду необходимо беречь, не лить ее бездумно, стараться, чтобы в канализацию не попадали посторонние предметы и вредные вещества.

В заключение хочется сказать, что экологические проблемы России и загрязнение воды волнуют, пожалуй, каждого. Бездумное расточительство водных ресурсов, захламление рек различным мусором привело к тому, что в природе осталось совсем немного чистых, безопасных уголков. Экологи стали намного бдительнее, принимаются множественные меры по восстановлению порядка в окружающей среде. Если каждый из нас задумается о последствиях нашего варварского, потребительского отношения, положение можно исправить. Только сообща человечеству удастся спасти водоемы, Мировой океан и, возможно, жизнь будущих поколений.

источник

Состояние вод, особенно в высокоразвитых странах, приняло угрожающий характер. Лучшим вариантом поддержания вод в чистом состоянии является предотвращение их последующего загрязнения. Ближайшая задача заключается в очистке загрязненных вод и доведении их до состояния, позволяющего им служить жизненным пространством для водных обитателей, источником питьевой воды и воды для полива сельскохозяйственных культур [47].

Понимание необходимости регулируемого водоснабжения и обезвреживания сточных вод возникло не сегодня. Еще в Древнем Риме строили акведуки для снабжения свежей водой и cloaca maxima — канализационную сеть. Однако лишь в середине девятнадцатого столетия начались разработки методов очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в городах. В соответствии с представлениями того времени сначала были созданы установки механической очистки. В их функцию входило осаждение находящихся в сточных водах твердых частиц на дно бассейна-отстойника и тем самым предотвращение засорения канализации и образования продуктов гниения, распространяющих дурной запах. Первыми примерами таких устройств являются «дортмундские колодцы» и «эмсские колодцы», нашедшие применение во всем мире. С помощью различных остроумных решений осажденный ил удалялся из отстойников и складировался на свалках.

Другим методом обезвреживания сточных вод была их очистка с помощью так называемых полей орошения, т. е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля. При просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались и осветлялись. Такой метод использовался во многих городах Германии в течение десятилетий. Опыты по очистке сточных вод с помощью различных осадителей сначала не давали желаемых результатов. В качестве осадителей использовался известняк, соли железа и алюминия. Только после открытия биологического (живого) ила (1914 г.) появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод. Особенностью таких технологий является возврат (рециклинг) биологического ила в новую порцию сточных вод, а не удаление его из процесса. Одновременно аэрация суспензии позволяет оптимизировать процесс очистки [78].

Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Таким образом, те методы, которые были разработаны в прежние годы, когда еще отсутствовали данные об устойчивости многих органических соединений и токсичности тяжелых металлов, практически в той или иной форме используются и в настоящее время.

Таблица Ш.44. Физико-химическая очистка сточных вод [78]

Рис. 111.92. Технологическая схема очистки коммунальных сточных вод [78].

Исключение составляют физико-химические методы очистки сточных вод (табл. II 1.44), в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах. Естественно, что такие методы разработаны и внедрены в первую очередь для очистки промышленных сточных вод и в целом несколько дороже, чем менее эффективные биологические системы очистки воды. Схема устройства коммунальных сооружений очистки сточных вод представлена на рис. III.92. В отличие от нее промышленные системы включают, как правило, физико-химическую предобработку производственных сточных вод (рис. II 1.93). Целью многих из предложенных систем очистки сточ-

Рис. 111.93. Схема биологической очистки промышленных сточных вод [78].

ных вод является ускорение разложения устойчивых органических соединений под воздействием микроорганизмов. При этом все в большей степени отказываются от применения открытых бассейнов с биологическим илом в связи с тем, что они занимают большие площади — являются источником неприятного запаха. Для закрытых систем осветления воды можно использовать вертикальные конструкции — башни (занимают меньше площади, выделяющиеся газы можно собирать, минимальный запах), кроме того, в таких системах достигается большая эффективность использования кислорода. Замкнутые системы позволяют значительно повысить температуру и использовать термофильные микроорганизмы. Преимущества таких систем очевидны: повышается скорость ферментативных реакций и одновременно становится возможным применение специализированных штаммов микроорганизмов, которые, правда, еще предстоит селекционировать [78].

Большой отрицательный опыт, накопленный в течение прошедших десятилетий, при оценке качественного состояния вод позволил предпринять попытку выработать единый критерий, с одной стороны, достаточно простой, а с другой — позволяющий надежно определять качество воды, не прибегая к химической идентификации опасных компонентов.

Основным показателем для определения мощности очистных сооружений служит потребление воды на душу населения (или суточная норма потребления) с учетом количества органических веществ, ежедневно сбрасываемых в сточные воды, последняя величина составляет приблизительно 180 г на одного человека. Определить суммарное загрязнение воды органическими веществами можно по расходу кислорода на разрушение органических веществ микроорганизмами. Для этого количества органики массой 180 г требуется около 60 г кислорода при 20 °С в течение 5 суток. Указанное количество кислорода, израсходованное микроорганизмами, учитывается при разработке единой шкалы оценки чистоты сточных вод. Эта характеристика определяется как пятисуточное биохимическое потребление кислорода (БПК5) и выражается обычно в мг кислорода на 1 л сточных вод. Значения БПК5 для различных субстратов приведены в табл. II 1.45.

Таблица III.45. Значения БПК5 для некоторых видов сточных вод [47]

Происхождение сточных вод

Реально определение БПК5 требует больших затрат времени. Пятисуточную потерю кислорода в сточных водах, насыщенных кислородом, определяют с помощью либо кислородного электрода, либо цветной реакции, а также манометрически по изменению объема воздуха над пробами сточных вод. В этом случае воздух должен быть предварительно очищен от СОг с помощью раствора NaOH [47].

Таким образом, значение БПК5 свидетельствует о потенциальной возможности сточных вод истощать запасы кислорода в реке. Этот показатель — весьма важный индикатор загрязнения воды, поскольку именно недостаток кислорода приводит к гибели рыбы, а также порождает неприятный запах и развитие популяций нежелательных организмов, устойчивых к разного рода загрязнениям. БПК5 не несет информации о том, какие именно органические вещества и в каком количестве содержатся в воде. Тем не менее этот показатель дает возможность быстро и наглядно оценить максимальную опасность загрязнения, которую создают сточные воды [24].

Процедура определения БПК5 включает определенное число этапов. Сначала пробу загрязненной воды тщательно измеренного объема разбавляют гораздо большим (тоже точно измеренным) объемом чистой воды. Для этой цели используют специальную бутылку объемом 300 мл. Чистая вода предварительно многократно встряхивается на воздухе, с тем чтобы она поглотила максимально возможное количество кислорода. Таким образом, эта вода предельно насыщена кислородом. Вода также может быть «заселена» микроорганизмами, известными своей способностью удалять органические отходы в присутствии кислорода. В случае загрязненной речной воды необходимые микроорганизмы скорее всего уже присутствуют в пробе. Смесь загрязненной и чистой воды наливают в бутылку, заполняя ее доверху. Затем бутылка закрывается хорошо притертой пробкой. Такая укупорка препятствует дополнительному попаданию кислорода из воздуха. Обычно таким способом подготавливают две бутылки с пробами одной и той же загрязненной воды.

Одну из бутылок помещают в темноту при температуре 20 °С и извлекают через пять полных суток. Темнота необходима для предупреждения роста водорослей, которые могут выделять кислород в исследуемую воду в качестве побочного продукта фотосинтеза. Этот кислород окажется помехой для правильного измерения БПК5, и его появление необходимо исключить. Другая бутылка с пробой воды исследуется незамедлительно с целью определения фактического количества растворенного кислорода (рис. III.94).

Для измерения количества растворенного в воде кислорода существует несколько методов, в том числе химический и электрохимический. Химический метод требует выполнения определенных процедур и набора специальных реактивов. Для электрохимического метода достаточно лишь ввести в исследуемую воду зонд (электрод). Однако электроды должны быть отградуированы, иными словами, отсчеты при измерениях должны быть сопоставлены со значениями содержания кислорода, а это требует предварительного тестирования [24J.

Однако оценка уровня загрязненности по показателю БГЖ5 не является полной, так как при анализе учитываются только биологически быстро разрушающиеся вещества, но не учитываются вещества, разрушающиеся с трудом, равным образом как и неорганические соединения, также входящие в состав загрязненных вод. Быстрое заключение о количестве окисляющихся веществ можно сделать, определяя химическое потребление

Рис. III.94. Измерение концентрации органических загрязнителей по уровню биохимического потребления кислорода (БПК5) [24].

кислорода (ХПК) для пробы сточных вод. В простейшем случае титруют пробу сточных вод раствором перманганата калия в кислой среде:

При этом определяют не все органические соединения, поскольку некоторые из них, например кетоны, окисляются с трудом. Полное окисление осуществляют бихроматом калия в сильнокислой среде:

К недостаткам обоих методов относится то, что одновременно окисляются различные неорганические вещества и значения ХПК нельзя целиком приравнивать к БПК5. Согласно грубой количественной оценке, БПК5 составляет половину значения ХПК. Другим очень важным параметром при оценке загрязненности вод является общий органический углерод (ООУ). Эта величина представляет особый интерес в тех случаях, когда загрязнение связано с такими веществами, которые с трудом разлагаются микробиологическим путем, как, например, лигнин, гуминовые кислоты или различные органические материалы искусственного происхождения [47, 52].

При токсикологической оценке особое внимание следует уделять гало- генорганическим соединениям. При характеристике этих соединений используют величину АОГ (адсорбируемые органически связанные галогены). Для определения АОГ вещество сжигают в токе кислорода, и образовавшиеся галогены поглощают активированным углем; окончательно галогены определяют титрованием. Законодательно установленные нормы не подходят к органически связанным галогенам, их содержание не должно превышать предельной концентрации 100 мкг/л [47].

Эффективность биологической очистки сточных вод оценивают отношением показателей биологического потребления кислорода за пять суток (БПК5) к химическому потреблению кислорода за пять суток (ХПК5), т. е. БПК5/ХПК5. Это отношение составляет для:

0,5
— производственных сточных вод 0,5

Отношение более 0,5 означает, что в процессе биологической очистки разрушаются не только вещества, обусловливающие биологическое потребление кислорода, но и вещества, химически реагирующие с кислородом. При отношении меньше 0,5 в сточных водах содержатся неразлагаемые или трудно разлагаемые вещества. При отношении 0,2—0,4 биологическое разложение еще имеет место при определенных условиях после адаптации микроорганизмов. Однако отношению [1] ; можно лишь достичь определенной степени очистки стоков, которая определяется содержанием в них приоритетных загрязнителей различной природы и токсичности.

Определение приоритетных загрязняющих веществ в коммунальных стоках и сточных водах промышленных предприятий, а также обнаружение токсикантов в дождевых смывах с сельскохозяйственных полей является достаточно сложной аналитической задачей. По сравнению с определением органических загрязнителей в питьевой воде для анализа сточных вод не нужна максимальная чувствительность аналитической системы, поскольку содержания большинства органических соединений в стоках существенно выше, и процедура чаще всего не требует предварительного концентрирования микропримесей.

С другой стороны, сложность и непредсказуемость состава такой матрицы, какой являются сточные воды (например, предприятий нефтехимического синтеза), сильно затрудняет достоверную идентификацию контролируемых компонентов. Такого рода аналитические методики фактически сводятся к определению неизвестных веществ в смесях неизвестного или малоизвестного состава [17, 507].

Наиболее полно решить задачу контроля за содержанием токсикантов в сточных водах (особенно в смесях неизвестного состава) можно лишь с помощью гибридных методов на основе газовой или жидкостной хроматографии: ГХ/МС [17, 274, 506], ВЭЖХ/ГХ/МС [352, 353, 365], ГХ/МС/АЭД [274, 508], ГХ/ИК-фурьс или ВЭЖХ/ИК-фурье [274, 350, 351], ГХ/ЯМР или ВЭЖХ/ЯМР [274, 349] и др. после соответствующей пробоподготовки, существенно упраздняющей состав загрязнителей сточных вод [231,274].

Такое упрощение состава сточных вод, представляющих собой смесь множества органических соединений различных классов, сводится к выделению из суммы загрязняющих веществ определенных групп (типов, видов, классов и т. п.) целевых компонентов, что существенно повышает надежность (информативность) последующей хроматографической идентификации приоритетных загрязнителей [274]. Этот прием очень полезен (а иногда и просто необходим) перед сканированием соединений матрицы с помощью ГХ/МС, ВЭЖХ/МС, ВЭЖХ/ГХ/МС или других гибридных методов [231,274]. Без такой пробоподготовки прямой анализ (идентификация целевых соединений) сложной смеси загрязнителей гибридными методами практически невозможен [274].

Один из наиболее простых вариантов такого рода анализов сводится к следующему [508]. Для идентификации и экспрессного определения множества органических соединений различной полярности в сточных водах пробу воды (250 мл) пропускали через патрон для ТФЭ (1 г сорбента модифицированного силикагеля С18), элюировали аналит дихлорме- таном (5 мл) и исследовали полученный концентрат целевых компонентов методом ГХ/МС на колонке (50 м х 0,25 мм) с полисилоксаном SE-54 (пленка 0,25 мкм). Этим способом удалось идентифицировать в сточных водах 228 органических соединений различной природы и токсичности [508], в том числе фреонов [586].

Однако с учетом сложности матрицы считать эту идентификацию вполне надежной вряд ли возможно, даже с учетом предварительной очистки пробы методом ТФЭ и использования такого информативного метода анализа, как ГХ/МС. Полученные в этом случае результаты, тем не менее, нуждаются в дополнительном подтверждении с помощью какого- либо альтернативного метода — ГХ/ИК-фурье, ГХ/АЭД — или же с помощью комбинации нескольких более простых приемов идентификации, применяемых в газовой хроматографии (индексы удерживания, К_р — константы распределения аналита между фазами различной полярности, реакции вычитания и др.) [274]. Одной из наиболее надежных комбинаций гибридных методов является ГХ/МС/ИК-фурье/АЭД [274] [2] .

Для большинства стандартных американских и европейских методик список приоритетных органических загрязнителей для сточных вод примерно совпадает с аналогичным списком приоритетных загрязнителей питьевой воды (см. табл. III.5). Соответственно этому и методики контроля (в основном хроматографические) те же, что и в случае природных и питьевых вод (табл. II 1.46).

Что касается стандартных российских методик, то в отсутствие списка приоритетных загрязнителей для природных, питьевых и сточных вод (см. гл. I) нет строго определенного набора таких методик, как, например, методики ЕРА для конкретных смесей загрязнителей воды [6]. В последние годы (1995—2002) для целей экологического анализа в России разработано не менее 200 методик контроля за содержанием определенных токсикантов в различных природных средах, в том числе в природных, питьевых и сточных водах [15, 16]. Специальных методик для анализа именно сточных вод в Перечне методик количественного химического анализа [15] почти нет. Приводимые в этом перечне прописи предназначены для контроля содержаний токсикантов как в питьевой и природных водах, так и в сточных водах муниципального или индустриального происхождения [3] .

Аналогичные же американские методики специально предназначены или для питьевых и природных вод, или для определения микропримесей токсичных органических соединений, перечисленных в списке приоритетных загрязнителей коммунальных (муниципальных) и индустриальных (промышленных) сточных вод. Они разработаны в Лаборатории систем мониторинга окружающей среды ЕРА и представляют собой 600 серийных аналитических методик для идентификации и количественного определения в стоках таких приоритетных загрязнителей, как ЛОС, пестициды и синтетические органические соединения [21].

Большинство американских методик для контроля сточных вод основано на газовой хроматографии с селективными детекторами или на ГХ/МС, хотя некоторые из методик могут быть выполнены и с помощью ВЭЖХ, и аналитик может выбирать между газовой и жидкостной хроматографией. В качестве разделительных колонок в этих методиках используют как насадочные, так и высокоэффективные капиллярные колонки (табл. III.46).

источник