Виды и состав сточных вод. Состав и свойства сточных вод

Состав и свойства сточных вод

Количество просмотров публикации Состав и свойства сточных вод - 489

Сегодня проблема обеспечения отраслей народного хозяйства водой приобретает всё большую актуальность.

По прогнозу мировое потребление исходной воды к 2000 году оценивается величиной 7000 км3. В случае если сбрасывать образующиеся сточные воды в водоёмы, то практически весь наземный и подземный речной сток окажется загрязнённым. Сброс неочищенных производственных или бытовых сточных вод в водоём оказывает на него многообразное отрицательное воздействие. Прежде всего, загрязнённая вода не должна быть использована для водоснабжения бытового и хозяйственного назначения. Вместе с тем, выпуск загрязнённых стоков, содержащих растворимые и нерастворимые органические вещества, кислоты, щёлочи, ядовитые химикаты, соли тяжелых металлов и т.д. приводит к образованию шламовых донных отложений, полному или частичному загниванию или изменению состава воды, сопровождающемуся деградацией или гибелью водной фауны и флоры, прекращению доступа воздуха из атмосферы и, следовательно, к общему ухудшению санитарного состояния водоёма.

Из сложившейся ситуации становятся очевидными и две основные задачи по обеспечению населения чистой водой и охране водных ресурсов:

- сокращение потребления исходной воды на единицу выпускаемой продукции и бытовых нужд;

- предотвращение попадания загрязнений в открытые водоёмы и подземные пустоты.

Строго нормированное водопользование и внедрение его в замкнутые системы технологических процессов предприятий ограничит забор свежей воды из водоисточника, а следовательно, улучшит условия охраны водных ресурсов и обеспечит экономию электроэнергии (подача свежей воды), сырьевых и эксплуатационных затрат.

Общий объём образующейся сточной воды определяется на основании учёта норм воды, приходящейся на одного жителя, а в производстве нормы воды на выпуск единицы продукции.

Неравномерность поступления сточных вод с большим колебанием приводит к изменению режима работы сетей водоотведения и сооружений на них, а также влияет на эффективность работы сооружений по очистке этих вод.

Качественная оценка состава загрязнённых сточных вод, особенно промышленных, имеет большое значение при проектировании и эксплуатации сооружений по их переработке. Для упрощения характеристик сточных вод введены некоторые показатели, по которым определяют состав загрязнений и в соответствии с этим выбирают технологическую схему очистки. Состав сточных вод оценивают по физическому состоянию загрязнений и их происхождению. По физическому состоянию загрязнения делятся на нерастворимые и растворимые примеси и коллоидные частицы; по их происхождению на минеральные, органические и бактериальные. Для минеральных и органических нерастворимых загрязнений применяют механический способ очистки, органических коллоидных и растворимых – биологическую очистку, для бактериальных – обеззараживание сточных вод.

Взвешенные вещества.Хозяйственно-бытовые сточные воды населённых мест характеризуются по взвешенным веществам исходя из нормы на одного жителя, составляющей 65 г/сут., причём 35-45 ᴦ. из них выпадает в осадок. Перед сооружениями биологической очистки концентрация взвешенных веществ не должна превышать 150 мг/л.

Очищенные сточные воды не должны содержать взвешенные вещества выше допускаемых значений (ПДК), установленных водоохранными нормами в соответствии с назначением и категорией водоёмов. Эти нормы в установленном порядке должны быть согласованы с органами Госкомприроды и санитарного надзора. ПДК устанавливают для водоёмов двух групп хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения; рыбохозяйственного назначения.

Обе группы подразделяются на две категории. По действующим нормам сброс очищенных сточных вод не должен увеличивать концентрацию взвешенных веществ для первых категорий - не более чем на 0,25 мг/л; для вторых - 0,75 мг/л. Исходя из этих требований, определяют необходимую степень очистки сточных вод по взвешенным веществам, отвечающую природоохранным нормам.

Биологическая потребность в кислороде.Биологическая потребность в кислороде (БПК) – является основным показателем для оценки загрязнённости сточных вод.

Концентрация БПК в сточных водах (бытовых) зависит в основном от нормы водоотведения и имеет тенденцию к увеличению при уменьшении последней. Важно заметить, что для слабоконцентрированных и хозяйственно-бытовых сточных вод эта зависимость выглядит следующим образом:

Таблица 4.5

Норма водоотведения
БПК20;мг/л	400 500	320 400	235 282

Для очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоёмы, существует ограничение по БПК. После сброса БПК полн. в водоёмах не должно превышать такие значения: для водоёмов санитарно-бытового назначения I категории - 3мг/л; II категории - 6 мг/л. В водоёмах рыбохозяйственного назначения в обеих категориях содержание БПК не должно превышать 3 мг/л/

Температура.Температура очищаемой жидкости перед очистными сооружениями не должна превышать 300С. Известно, что оптимальная температура в ходе очистки сточных вод 200С. Согласно санитарным нормам, параметр температуры сбрасываемых очищенных сточных вод ограничен с целью минимального воздействия на сложившийся биоценоз водоёма. Сбрасываемые воды не должны повышать температуру водоёма на 30С в сравнении со среднемесячной температурой самого жаркого месяца года.

рН.Одной из важнейших характеристик сточных вод является содержание водородных ионов, концентрация которых регламентируется нормами. Как правило, хозяйственно-бытовые сточные воды имеют нейтральную реакцию (рН – 6-9), а промышленные – кислую (рН – 7-6,5) и щелочную (рН – 7,5). Нарушение среды обитания также сказывается на активности микроорганизмов и на скорости биохимических процессов. При значительных отклонениях рН процесс биохимического изъятия загрязнений может прекратиться вовсе.

Успешному процессу обработки сточных вод с различными значениями рН должна предшествовать нейтрализация.

Хлор.Сегодня эффективным и наиболее практичным методом защиты здоровья от болезнетворных бактерий и вирусов является химическая дезинфекция сточных вод (СВ) хлором.

В обычных условиях хлор - желто-зелёный газ, обладающий резким специфическим запахом. Хлор является очень активным химическим элементом.

При растворении хлора в воде идёт гидролиз с образованием хлорноватистой (HOCl) и хлористоводородной (HCl) кислот. Константа равновесия этой реакции при 00С составляет 3,16∙10-4. Хлорноватистая кислота постепенно распадается на хлористоводородную и кислород. На этом свойстве основано белящее и дезинфицирующее действие хлора в присутствии воды.

Наиболее важной нежелательной реакцией при дезинфекции хлором является, конечно, реакция между хлором и аммиаком, присутствующим в СВ, протекающая с образованием хлораминов ( Nh3Cl, NHCl2, NCl3 ). Вызывает тревогу и то обстоятельство, что хлор может давать хлорорганические соединения, которые потенциально ядовиты для человека, кроме того, документально подтверждена и токсичность хлора для различных форм жизни в воде.

Хлорирование городских сточных вод приводит к образованию ряда хлороорганических соединений, одиннадцать из которых идентифицированы. Все эти вещества включают всего около 1% от количества введённого хлора. Все идентифицированные вещества содержали только один атом хлора на молекулу. Такие хлорированные продукты достаточно просто подвергаются биохимическому разложению и вряд ли будут устойчивы в водоёме.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, токсичность СВ (по сравнению с питьевой) после хлорирования определяется главным образом наличием аммиака.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ).В широком смысле под ПАВ подразумевают продукт, который входит в состав моющих средств.

ПАВ - порошки, пасты или жидкости белого и желтоватого цвета с ароматическим запахом, хорошо растворимые в воде и образующие пену.

В состав коммерческих ПАВ обычно входит одна или более групп поверхностно-активных агентов и несколько связывающих компонентов. Группы, обеспечивающие такие свойства ПАВ, выполняют две функции: уменьшение поверхностного натяжения жидкости, в которой они растворяются и образуют стабильную эмульсию или суспензию с частицами удаляемых загрязнений, и снижение жесткости воды за счёт образования с водой щелочного раствора, в котором моющие свойства поверхностно-активных групп особенно эффективны.

Наряду с поверхностно-активными и связывающими компонентами моющие средства содержат отбеливающие и придающие блеск вещества. Отбеливатели окисляют окрашенные вещества, последние часто бывают хорошо растворимы или не так сильно адсорбированы и легко удаляются.

Для придания желательных свойств в состав ПАВ бывают включены также и другие составляющие (ферменты, ингибиторы коррозии, душистые вещества).

ПАВ, входящие в состав определённых моющих средств, выбирают исходя из условий использования и типа предполагаемой обработки.

Поверхностно-активные вещества, попадая в стоки, загрязняют воды.

Особое значение имеют полифосфатные связывающие агенты, входящие в состав ПАВ. Фосфатные компоненты моющих средств легко гидролизуются с образованием нетоксичных монофосфатов.

Вместе с тем, фосфаты, содержащиеся в воде, почти полностью находятся в связанном виде, в связи с этим они выводятся с помощью различных способов очистки воды.

Нефтепродукты.Сырая нефть содержит 25% парафинов, 30-60% циклопарафинов, ароматические углеводороды менее распространены в нефти, нафтено-ароматические (С9 - С25) 5-30% и остаточные фракции.

После попадания в водоём нефть начинает перемещаться под влиянием ветра, течения, приливов и отливов. В результате таких природных процессов как испарение, растворение, образование эмульсий, усвоение живыми организмами и выпадения в осадок, состав нефти постоянно меняется вследствие разложения и трансформирования различных компонентов - составляющих нефти.

Нефтепродукты, попавшие в водоём со СВ, подвергаются различным изменениям: в водоёмах примерно 40% оседают на дне, 40% остаётся в воде в виде эмульсий и 25% на поверхности в виде плёнки.

Все виды нефти содержат легкоокисляющиеся компоненты, которые быстро испаряются. Низкомолекулярные компоненты выводятся из нефтяного пятна главным образом в результате растворения, причём ароматические углеводороды растворяются быстрее, чем н-парафины при одинаковой температуре.

Нефтяная плёнка даже толщиной 0,5 мм на поверхности водоёмов затрудняет аэрацию воды, а нефть на дне образует донные отложения. В случае если площадь нефтяного слоя мала по сравнению с поверхностью воды, нефть, в конце концов, начинает разлагаться.

В процессе разложения нефти протекает ряд химических реакций, при этом в воду попадают некоторые фракции, обладающие высокой токсичностью. Вместе с тем, становятся заметными дальнейшие реакции, в которых участвуют уже продукты разложения.

Азот. В какой-либо форме азот присутствует во всей биосфере. В газообразной форме в виде N2 он является довольно инертным, составляет 79% атмосферы и служит основным резервом для круговорота азота. В гидросфере его содержание во всех химических формах составляет 5*10-5 моль/л. Это усреднённое значение может заметно колебаться исходя из местных условий.

Сегодня становится реальным создание условий, представляющих опасность для окружающей среды. Известно, что избыточное содержание нитрит-ионов является токсичным для многих организмов, обитающих в водной среде, а избыток нитрат-ионов представляет опасность для здоровья человека и стимулирует чрезвычайный рост водорослей.

Фосфор.Вместе с азотом наличие фосфора в системе удовлетворяет основные потребности в питательных веществах. Круговорот фосфора проще, чем круговорот азота; он ограничен лишь землёй и водой, в связи с этим его циркуляция зависит от запасов фосфора в горных породах и осадках. Водная система представляет конечный пункт его движения, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, таким образом, является односторонним из земли в воду. При этом можно ожидать, что фосфора как питательного вещества может не хватить, и он станет лимитировать или определять развитие питательной среды.

Жиры.Жирами называются смеси сложных эфиров, образованных глицерином и высшими, жирными кислотами.

Жиры, в состав которых входят остатки предельных кислот, бывают обычно твёрдыми; жиры, содержащие остатки непредельных кислот - жидкие.

Жиры нерастворимы в воде, хорошо растворимы в эфире, петролейном эфире, бензине.

Очень важным свойством жиров является превращение их при омылении (гидролизе) в присутствие щелочей в соли жирных кислот (мыла) и глицерин.

В бытовых стоках загрязнения состоят главным образом из органических веществ в виде эмульгированных жироподобных веществ (растительное масло, твёрдые жиры, отчасти жиры животные, мыла и т.п.).

Бытовые сточные воды характеризуются сравнительно малой концентрацией капелек дисперсной фазы в дисперсионной среде. Эти эмульсии практически весьма устойчивы, даже при отсутствии каких-либо стабилизаторов, так как при малых концентрациях капелек их столкновение и слияние маловероятно.

Стойкие жировые эмульсии получают вследствие сильного перемешивания жира с водой при перекачке насосами и т.д. Жировые вещества, находящиеся в сточных водах в виде плёнки и во взвешенном состоянии, задерживаются при отстаивании в жироловушках и используются в производстве мыла, а остальные жиры вместе с промышленными стоками сбрасываются в канализацию.

referatwork.ru

что это такое и их классификация

Понятие сточных вод заключается в загрязнении потока жидкости различными отходами производства или атмосферными осадками. Так как в некоторых ситуациях канализационный состав стока может быть опасным для окружающей среды и людей, то законодательством предусмотрено обязательное очищение слива перед выпуском его наружу. В нашей статье мы разберемся с определением сточных вод, а также их разновидностями.

Определение понятия – сточные воды

Понятие сточных вод заключается в загрязнении потока жидкости различными отходами производства или атмосферными осадками

Сточные воды изучаются многими исследователями, которые дает им большое количество определений. Именно по этой причине найти их будет не сложно, достаточно открыть любой словарь. Так в малом словаре Мейера описание такое: это вода после отработки с большим процентом загрязнения, поступившая от жилых домов или хозяйственно промышленных организаций. Также здесь описаны обязательные меры проведения очистки данных потоков. Как видим, данный термин описан достаточно кратко и точно, но охватывает основной спектр понятия.

Если заглянуть в технический глоссарий, то отсюда следует, что сточные воды это потоки, получившие загрязнение в результате бытовых или хозяйственно промышленных целей. Для таких стоков характерно изменение не только физическое, но и биологическое. Стоит отметить, что перемены явно негативные.

Плюс к стокам, которые образуются в результате эксплуатации воды, к данным видам жидкости относятся атмосферные осадки. Данное явление неконтролируемо, поэтому может нарушать стабильную работу системы. Стоит отметить, что органика при попадании в водоем, поддается процессу гниения, а это грозит нарушением санитарных требований. Кроме этого принесенный вред окружающей среде не останется безнаказанным. Нарушение СНиП грозит административным штрафом. Именно по таким причинам и следует выполнять предварительную очистку сточных вод, дабы избежать экологической катастрофы.

Классификация сточных вод

Расчет уровня загрязнений зависит от количества компонентов в потоке с учетом массы на единицу объёма

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

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:

Минеральные частицы – 42 %;
Органика – 58 %;
Взвешенные составляющие – 20 %;
Смеси коллоидного характера – 10 %;
Растворимые элементы – 50 %.

Внимание! Сточные воды определяются исходя из количества потребленной воды. По общепринятым нормам среднее ее значение за сутки на одного человека составляет 250 кубов.

Состав стока

Сточные воды могут содержать частицы, значение загрязнения которых зависит от характера производства и условий, при которых используется вода. Поэтому, чтобы узнать состав хозяйственно промышленных потоков следует изначально выяснить особенности перечисленных критерий. Если рассматривать свойства состава атмосферных потоков, то важно учитывать особенности рельефа, климата, характера постройки и т.д.

К сведению! Среднее значение атмосферных осадков в европейской части России имеет показатель 150 литров на гектар. Стоит отметить, что его годовое значение для застроек в 15 раз больше их площади.

Защищаем водоем от стоков

На сегодняшний день выброс сточных вод является одной из самых главных проблем для водоемов

На сегодняшний день выброс сточных вод является одной из самых главных проблем для водоемов. Это происходит по причине не очищения поверхностных стоков, которые содержат большое количество бактерий и микроорганизмов. В тот момент, когда они попадают в водоем, происходит нарушение естественного режима и образуется ряд таких негативных моментов:

Поглощение кислородного компонента, который находится в воде;
Резкое ухудшение качества водного резерва;
Образование осадка на дне из вредных материй;
Появляется непригодность потребления воды, даже в технических целях;
Погибают обитатели рек, озер и др. источников.

Все виды сточных вод снижают функциональные возможности естественных и искусственных источников. По этой причине большинство из них становятся непригодными для купания, отдыха или применения воды. Чтоб избежать данной проблемы очень важно очищать сток от хозяйственно производственных и бытовых примесей.

Уровень очистки регулируется законодательной базой, а именно регламент содержит основные « Правила охраны грунтовых вод от случая их загрязнения сточными потоками». Стоит выделить два основных требования, на которых настаивают органы контроля, а именно:

Характеристика сточных вод при использовании. Например, водоем для питья или рыбной индустрии;
Предельные показатели веществ в воде.

Внимание! Законодательство запрещает выпуск стоков, которые не прошли очистку. Данный момент очень важен и контролируется специализированными органами.

Процесс очистки

Процессы очищения и утилизации хозяйственно производственных потоков должны проходить в специальных сооружениях

Процессы очищения и утилизации хозяйственно производственных потоков должны проходить в специальных сооружениях, где из них удаляются следующие компоненты:

Взвешенные частицы;
Коллоидные составляющие;
Растворенные материи;
Осадок;
Активный ил, который появляется при очистке биологическими средствами.

Кроме этого, подобные конструкции выполняют еще функцию обеззараживания, что в дальнейшем способствует проведению утилизации. Из всех существующих методов на сегодняшний день самым эффективным считается биологическая методика. В некоторых случаях промышленные потоки можно применять повторно, если после очистки они соответствуют всем требованиям.

Кроме всего очень высокий процент эффективности имеют физико-химические влияния. А именно такие процессы как фильтрация, коагуляция, отстаивание и т.д. Стоит учесть, что они могут проводиться как отдельно, так и совместно с биологическими средствами. Если два процесса работают параллельно, то уровень очистки имеет очень высокий процент эффективности.

Данная статья раскрыла понятие сточных потоков, разновидностей данного явления, а также правила и нормы, прикрепленные к процессу очистки и эксплуатации канализационной системы.

vodakanazer.ru

Состав и свойства сточных вод и осадков

Категория: Очистка сточных вод

Состав и свойства сточных вод и осадков

В канализационную сеть поступают загрязнения минерального, органического и бактериального происхождения. К минеральным загрязнениям относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде соли, кислоты, щелочи и другие вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, растительные масла, гуминовые вещества и др. Основной химический элемент, входящий в состав этих загрязнений, — углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, органические кислоты и др. Основной химический элемент этих загрязнений — азот. В бытовых водах содержится примерно 60 % загрязнений органического происхождения и 40% минерального. В производственных сточных водах это соотношение может быть иным и изменяется в зависимости от вида обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.

К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы — дрожжевые и плесневые грибки и различные бактерии. В бытовых сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) — возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов (глистов), попадающие в сточные воды с выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах, например, в сточных водах кожевенных заводов, фабрик нервичной обработки шерсти и др.

Загрязнения в сточных водах по своему физическому состоянию могут быть в нерастворенном, коллоидном и растворенном виде. Нерастворенные вещества находятся в сточных водах в виде грубой суспензии с размером частиц более 100 мк и в виде тонкой суспензии (эмульсии) с размером частиц 100—0,1 мк. Исследованиями установлено, что в бытовых сточных водах количество нера-створенных взвешенных веществ более или менее постоянно и равно 65 г/сут на одного человека, пользующегося канализацией.

Состав и количество производственных сточных вод различны. Даже предприятия одного типа, например кожевенные заводы, в зависимости от характера технологического процесса могут сбрасывать сточные воды различного состава и в разных количествах. Некоторые производственные сточные воды содержат загрязнений не больше, чем бытовые, а другие значительно больше. Так, вода от рудообогатительных фабрик содержит до 25 000 мг/л взвешенных частиц, от шерстомоек — до 20 000 мг/л.

Производственные сточные воды делятся на малоза-грязненные и загрязненные. Малозагрязненные чаще всего те, которые использовались для охлаждения; они почти не загрязняются, а только нагреваются. Загрязненные производственные воды условно делятся на группы, содержащие определенные загрязнения: а) преимущественно минеральные; б) преимущественно органические; в) органические и минеральные.

Производственные сточные воды в зависимости от концентрации загрязнений могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными.

Атмосферные воды могут быть сильно загрязнены веществами, смываемыми с территории предприятия. В этом случае они должны очищаться, как и производственные сточные воды.

В современных городах сточные воды промышленных предприятий поступают в городскую бытовую канализационную сеть, поэтому в городах обычно имеются смешанные воды, т.е. городские воды, количество загрязнений в которых сильно колеблется.

Структура и консистенция осадка различных сточных вод также различны.

Осадок, выпадающий из сточных вод при их отстаивании, может быть двух видов:а) зернистый, частицы которого имеют более или менее гладкую поверхность и выпадают на дно независимо друг от друга с постоянной скоростью. Зернистый осадок представляет собой главным образом примеси минерального происхождения: песок, угольная пыль и рудничный шлам;б) хлопьевидный, частицы которого имеют слизистую поверхность и по мере выпадения соединяются друг с другом. Хлопьевидный осадок содержит большое количество воды. К нему относятся органические вещества животного и растительного происхождения.

По существующим нормам при отстаивании бытовых сточных вод в течение 2 ч осадок с влажностью 95% составляет 0,8 л/сут на одного человека, при пересчете на сухое вещество — 40 г.

Коллоидные вещества в воде имеют размеры частиц 0,1—0,001 мкм. Состав коллоидной фазы бытовых сточных вод обусловливают ее органические составляющие — белки, жиры и углеводы, а также продукты их физиологической переработки.

Для бытовых сточных вод количество химических веществ, вносимых с загрязнениями, на одного человека остается более или менее постоянным. Так, на одного человека в сутки приходится: азота аммонийных солей — 8 г, хлоридов—9 г, фосфатов—3,3 г. Концентрация этих веществ, мг/л, в сточной воде изменяется в зависимости от степени разбавления загрязнений водой: чем выше норма водоотведения, тем ниже концентрация.

Количество ингредиентов, поступающих с загрязнениями в производственные сточные воды, сильно колеблется и зависит не только от содержания их в обрабатываемом продукте, но и от технологического процесса производства, режима поступления вод в производственную сеть и других причин. Следовательно, для данного вида производства можно установить лишь примерное количество загрязнений, содержащихся в сбрасываемых производственных сточных водах. При проектировании производственной канализации необходимо иметь данные анализа производственных сточных вод, и только в том случае, если такие данные получить нельзя, можно пользоваться данными по аналогичным производствам.

В связи с широким применением в различных отраслях радиоактивных веществ появились сточные воды, которые содержат радиоактивные примеси. Большая или меньшая степень опасности этих вод зависит от природы находящихся в них радиоактивных элементов и их концентрации, которая определяется анализом воды и выражается в единицах радиоактивности.

Часть 2

Поступающие в канализационную сеть загрязнения могут быть минерального, органического и бактериального происхождения.

К минеральным загрязнениям относятся песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде соли, кислоты и щелочи и другие вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся: остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, растительные масла, гуминовые вещества и пр. Основным химическим элементом, входящим в состав этих загрязнений, является углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся: физиологические выделения людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей животных, органические кислоты и пр. Основным химическим элементом здесь является азот. В хозяйственно-фекальных водах содержится примерно 60% загрязнений органического происхождения и 40% — минерального. В производственных сточных водах эти соотношения могут быть иными и изменяться в зависимости от рода обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.

К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы-дрожжевые и плесневые грибы, мелкие водоросли и различные бактерии. В хозяйственно-фекальных сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) — возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов (глист), поступающих в сточные воды с выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах.

Находящиеся в сточных водах загрязнения по своему физическому состоянию могут находиться в нерастворенном, коллоидальном и растворенном виде.

Нерастворенные вещества находятся в сточных водах в виде грубой суспензии с размером частиц более 100 р ив виде тонкой суспензии (эмульсии) с размером частиц от 100 до 0,1 [1. Исследования показывают, что в хозяйственно-фекальных сточных водах количество нерастворенных веществ, способных осаждаться при отстаивании, остается более или менее постоянным и равно 35-50 г. в сутки на 1 человека, пользующегося канализацией.

Приведенные данные характеризуют собой только среднее количество загрязнений, поступающих с хозяйственно-фекальными сточными водами на очистную станцию.

В некоторых производственных сточных водах загрязнений содержится не больше, чем в хозяйственно-фекальных, но имеются производственные сточные воды, в которых содержание загрязнений значительно выше. Так, например, вода от рудообога-тительных фабрик содержит до 25 000 мг/л взвешенных частиц, от так называемых шерстомоек — до 20 000 мг/л.

Следует иметь в виду, что хозяйственно-фекальных вод в чистом виде в современных городах нет. В городах имеется промышленность, сточные воды от которой поступают в городскую хозяйственно-фекальную канализационную сеть. Вследствие этого получаются смешанные воды, так называемые городские воды, количество загрязнений в которых сильно колеблется.

Как указывалось, находящиеся в нерастворенном состоянии шестка в сточных водах с течением времени под влиянием — Тяжести выпадают. Особенно большое количество осадка выпадает в специально устроенных для этих целей очистных сооружениях.

Структура и консистенция осадка из различных сточных вод также различны.

Выпадающий из сточных вод при их отстаивании осадок может быть двух видов: 1) зернистый, частицы которого имеют более или менее гладкую поверхность и выпадают на дно независимо друг от друга с постоянной скоростью; 2) хлопьевидный, частицы которого имеют слизистую поверхность и по мере движения воды соединяются друг с другом; эти частицы выпадают с нарастающей скоростью.

К зернистому осадку относятся примеси главным образом минерального происхождения: песок, угольная пыль и рудничный шлам.

Хлопьевидный осадок содержит большое количество воды. К нему относятся такие вещества, как гидроокись железа и алюминия, органические вещества животного и растительного происхождения.

Удельный вес зернистого осадка значительно больше удельного веса воды; поэтому при отстаивании он быстро выпадает из воды. Удельный вес хлопьевидного осадка почти не отличается от удельного веса воды, вследствие чего для его выпадения при отстаивании требуется продолжительное время: большая часть осадка выпадает за 1,5-2 часа.

По существующим нормам принимается, что количество осадка, выпадающего при отстаивании в течение 2 час. из ховяйственно-фекальных сточных вод, составляет 0,7 л на 1 человека в сутки при влажности осадка 94%; при пересчете на сухое вещество это количество равно 40 г.

Из городских сточных вод выпадает осадок, имеющий как зернистую, так и хлопьевидную структуру.

Коллоидальное вещество, находящееся в виде коллоидального раствора, имеет размеры частиц в пределах от 1 До 0,001 На состав коллоидальной фазы бытовых сточных вод влияют ее органические составляющие — белки, жиры углеводы, а также продукты их физиологической переработки, ольщое влияние оказывает также и качество водопроводной оды> содержащей в той или иной мере карбонаты, сульфаты и

В сточной воде, кроме азота и углерода, содержатся также большие количества серы, фосфора, калия, натрия, хлора и железа. Эти химические элементы входят в состав органического или минерального вещества, находящегося в сточной воде в нерастворенном, коллоидальном или растворенном состоянии. Количество этих веществ, вносимых с загрязнениями в сточные воды, может быть различно и зависит от характера их образования.

Концентрация этих веществ в сточной воде, исчисляемая в мг/л, меняется в зависимости от степени разбавления загрязнений водой: чем выше норма водоотведения, тем меньше концентрация.

Содержание в сточной воде железа и сульфатов, зависит главным образом от наличия их в водопроводной воде. Количество указанных выше, а также других ингредиентов, поступающих с загрязнениями в производственные сточные воды, сильно колеблется и зависит не только от содержания их в разбавляемой водопроводной воде и обрабатываемого продукта, но и от технологического процесса производства, режима поступления вод в производственную сеть и других причин. Вследствие этого для определенного вида производства можно дать лишь примерное количество загрязнений, содержащихся в сбрасываемые производственных сточных водах. При проектировании производственной канализации необходимо иметь поэтому данные анализа производственных сточных вод, и только в том случае, если такие данные получить нельзя, можно пользоваться данными по аналогичным производствам.

Очистка сточных вод - Состав и свойства сточных вод и осадков

gardenweb.ru

Химический состав и свойства сточных вод, классификация и виды стоков

09.08.2014

В этой статье расскажу о сточных водах. С точки зрения монтажа канализации в частном доме эта информация совершенно лишняя, но зато вы поймете, насколько эти воды опасны и как важно сделать канализацию правильно. Во всяком случае, желание просто слить все на грядку или в канаву под домом исчезнет раз и навсегда.

Классификация сточных вод

Различают следующие основные виды сточных вод:

бытовые – это как раз то, с чем сталкивается каждый домовладелец;
производственные (промышленные) – воды, которые используются в технологическом процессе;
атмосферные (дождевые) – воды, которые образуются при выпадении атмосферных осадков.

Производственные сточные воды

↑

Это воды, которые используются в технологическом процессе и в результате становятся непригодными для дальнейшего использования без предварительной очистки. Состав и свойства сточных вод промышленных предприятий могут быть разными. Например, если вода использовалась для мойки сахарной свеклы на сахарном заводе, ее можно считать условно чистой и сливать в водоем без предварительной очистки. Зато вода, используемая в атомной промышленности, может вообще не подлежать очистке. Ее надо просто хранить в ядерных могильниках. Впрочем, это все не о проблемах частного дома.

Бытовые сточные воды

↑ Это воды, которые используются в хозяйственно-бытовых целях. Именно они и являются основным объектом, для работы с которым создается домашняя канализация. Различают:

собственно хозяйственные сточные воды – вода, которая используется для мытья, стирки и т.п. Такие воды называют также серыми;
фекальные сточные воды – стоки из туалетных комнат. Такие воды называют черными.

Примеси, которые загрязняют сточные воды, могут быть минеральными, органическими и биологическими:

минеральные примеси – песок, глина, растворенные соли, минеральные кислоты, щелочи и ит.п. Порядка 30% от общей массы загрязняющих бытовые стоки примесей приходится на минералы. В общем и целом это неопасное загрязнение;
органические примеси – загрязнения растительного, животного и бактериального происхождения. Органика может быть самой разной по составу и своему воздействию на организм. Впрочем, ядовитая органика в бытовых сточных водах встречается редко. По массе органика составляет примерно 60…70% от общей массы примесей. Благодаря этим примесям химический состав сточных вод очень разнообразен - там есть органические кислоты, соли, жиры, белки, углеводы, смолы разного происхождения, остатки синтетических органополимеров и многое другое;
биологические примеси – вирусы, бактерии, грибы и т.п. Питаются органикой и тихонько размножаются. По крайней мере, выживают. Их доля в общем объеме загрязнений мизерна, но именно они и представляют главную проблему.

Таблица. Химический состав бытовых сточных вод согласно МЕТОДИЧЕСКИМ РЕКОМЕНДАЦИЯМ ПО РАСЧЕТУ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА ПРИНИМАЕМЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В СИСТЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

N п/п	Перечень загрязняющих веществ	Концентрация в сточных водах, мг/л)
1	Взвешенные вещества	110
2	Полное биологическое потребление кислорода	180
3	ХПК	250
4	Жиры	40
5	Азот аммонийный	18
6	Хлориды	45
7	Сульфаты	40
8	Сухой остаток	300
9	Нефтепродукты	1,0
10	СПАВ (анионные)	2,5
11	Фенолы	0,005
12	Железо общее	2,2
13	Медь	0,02
14	Никель	0,005
15	Цинк	0,1
16	Хром (+3)	0,003
17	Хром (+6)	0,0003
18	Свинец	0,004
19	Кадмий	0,0002
20	Ртуть	0,0001
21	Алюминий	0,5
22	Марганец	0,1
23	Фториды	0,08
24	Фосфор фосфатов	2,0

Особенно опасны «черные» стоки. Черные сточные воды составляют порядка 25% от общего объема хозяйственных сточных вод, но они гораздо сильнее загрязнены органическими и биологическими примесями. Так, на эти воды приходится больше половины от общей массы фосфора, порядка 80% азотсодержащих (в том числе и мочевина) соединений и практически все фекальные бактерии. В сущности, именно они и представляют главную опасность. Доказано веками: как только в населенном пункте появляется хоть какая-то канализация – смертность от инфекционных заболеваний (особенно кишечных) резко идет на спад. Сальмонелла, кишечная палочка, возбудители холеры, брюшного тифа, дизентерии, ботулизма – вся эта радость водится в фекальных сточных водах в изобилии.

В таком составе сточные воды потенциально опасны. Биологические и органические примеси не должны попасть в почву или водоем. Если ваша канализация подключена к городской, очистка бытовых сточных вод – проблема коммунальщиков. Если подключения нет, обязанность очищать (либо вывозить для очистки на городские очистные станции) лежит на вас. Именно для этого и создаются септики, станции биологической очистки и т.п.

Атмосферные сточные воды

↑

Атмосферные сточные воды - это дождевые и талые воды, а также воды, которые образуются при поливе улиц и дорожек. Самый безобидный вид: химический состав сточных вод из атмосферы обычно беден, а основными примесями являются минеральные (песок и глина), которые смываются стекающими водами. Их можно отводить в водоем или сточную канаву без очистки. Ливневые сточные воды отводятся при помощи ливневой канализации.

usadba.guru

Состав и свойства осадков сточных вод

Навигация:Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Состав и свойства осадков сточных вод Состав и свойства осадков сточных вод

В процессах механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод на очистных сооружениях образуются различного вида осадки, содержащие органические и минеральные компоненты.

В зависимости от условий формирования и особенностей отделения различают осадки первичные и вторичные.

К первичным осадкам относятся грубодисперсные примеси, которые находятся в твердой фазе и выделены из воды такими методами механической очистки, как процеживание, седиментация, фильтрация, флотация, осаждение в центробежном поле. Ко вторичным осадкам относятся примеси, первоначально находящиеся в воде в виде коллоидов, молекул и ионов, но в процессах биологической или физико-химической очистки воды или обработки первичных осадков образуют твердую фазу. Общая классификация осадков приведена в табл. 15.1.

Составы осадков по размеру частиц отличаются большой неоднородностью. Их размеры колеблются от 10 мм и более до частиц коллоидной и молекулярной дисперсности.

Классификация осадков сточных вод

Осадки первичные. Осадки грубые (отбросы) задерживаются решетками. В состав отбросов входят крупные взвешенные и плавающие вещества, преимущественно органического происхождения. По данным эксплуатации очистных станций средний состав этих отбросов в% включает бумагу – 65, тряпье – 25, древесину, пластики – 4, другие отбросы – 6.

Количество отбросов, задерживаемых решетками с прозорами 16-20 мм, на одного человека в год составляет в среднем 8 л при влажности 80% и объемной массе 750 кг/м3.

Задержанные отбросы часто подвергаются дроблению с последующим выпуском их в канал перед решеткой. Переработка этих отбросов может осуществляться в метантенках, на пиролизных установках вместе с другими осадками или направляться на компоститрование для получения удобрения вместе с мусором.

Осадки тяжелые задерживаются песколовками. В их состав обычно входят песок, обломки отдельных минералов, кирпич, уголь, битое стекло и т. п. При проектировании количество задерживаемых тяжелых примесей принимают 0,02 л на одного человека в сутки или 7,2 л в год, при влажности 60%» и объемной массе 1,5 т/м3.

Осадки плавающие, задерживаемые жироловками или всплывающие в отстойниках. Количество этих примесей в бытовых стоках на одного человека в год составляет 2 л при влажности 60%> и объемной массе 0,6 т/м3.

Осадки сырые задерживаются первичными отстойниками. В бытовых сточных водах эти осадки представляют собой студенистую, вязкую суспензию с кисловатым запахом. Органические вещества в них составляют 75-80%) и быстро загнивают, издавая неприятный запах. Влажность осадка при самотечном удалении после 2-часового отстаивания принимается 95%), а при удалении из отстойника плунжерными насосами – 93-94%>. Механический состав осадков из первичных отстойников отличается большой неоднородностью. Величина отдельных частиц колеблется от 10 мм и более до частиц коллоидной и молекулярной дисперсности.

Осадки вторичные. Активный ил, задерживаемый вторичными отстойниками после аэротенков, представляет биоценоз микроорганизмов и простейших, обладает свойством флокуляции. Структура активного ила представляет хлопьевидную массу бурого цвета. В свежем виде активный ил почти не имеет запаха или пахнет землей, но, загнивая, издает специфический гнилостный запах.

По механическому составу активный ил относится к тонким суспензиям, состоящим на 98% по массе из частиц размерами меньше 1 мм. Активный ил аэротенков отличается высокой влажностью 99,2-99,7%.

Шламы, задерживаемые отстойниками или другими сооружениями после физико-химической очистки, выделяются в результате локальной очистки или доочистки промышленных сточных вод с применением реа-гентной обработки, фильтрования, электролиза, адсорбции, ионного обмена, обратного осмоса, экстракции и других методов.

Осадки сброженные в анаэробных условиях. Структура осадка сброженного в метантенках, двухъярусных отстойниках и других сооружениях анаэробного сбраживания мелкая и однородная, цвет – почти черный или темно-серый. Осадки отличаются высокой текучестью, выделяют запах сургуча или асфальта. В метантенках распад осадков сопровождается выделением большого количества газа — метана, весьма ценного для использования.

Осадки из аэробных стабилизаторов. Степень распада органического вещества при аэробной стабилизации значительно меньше, чем при анаэробных процессах, но оставшаяся часть достаточно стабильна. После аэробной стабилизации осадки уплотняются в отстойниках за 5-15 ч до влажности 96-98%о. При стабилизации бактерии коли гибнут на 95%, но яйца гельминтов не исчезают, поэтому осадки после аэробной стабилизации нуждаются в обеззараживании.

Бактериальная заселенность осадков. В осадках, как и в сточной воде, можно найти многие формы бактерий. Бактериальная заселенность осадков на порядок выше, чем сточных вод. Осадки бытовых стоков содержат большое количество яиц гельминтов. При термофильном сбраживании яйца глистов полностью погибают. То же наблюдается при термогравитационном или термофлотационном уплотнении осадков.

Химический состав. Знание химического состава осадков необходимо для определения наиболее рациональных путей их использования и обработки. В табл. 15.2 дан общий химический состав осадков городских сточных вод, а в табл. 15.3 – химический состав их минеральной части.

Обработка осадков, выделяемых в процессах очистки сточных вод, проводится с целью получения конечного продукта, наносящего минимальный ущерб окружающей среде или пригодного для утилизации в производстве. Эта цель достигается осуществлением трех основных процессов в различных технологических последовательностях: обезвоживанием – обеспечивающим минимальный объем осадков; стабилизацией – придающей осадкам способность не выделять вредные продукты разложения при длительном хранении; обеззараживанием – делающим осадок безопасным по санитарно-бактериологическим показателям. Принципиальная схема процессов обработки осадков дана на рис. 15.1.

Рис. 15.1. Схема процессов обработки осадков сточных вод

Показатели осадков сточных вод. Осадки сточных вод это суспензии, в которых дисперсной фазой являются твердые частицы органического и минерального происхождения, а дисперсионной средой – вода с растворенными в ней веществами.

Свойства суспензии во многом зависят от содержания в ней воды. Общее влагосодержание в осадках принято определять понятием “влажность”.

Формы связи влаги. Величина влажности не позволяет оценить в достаточной мере возможность, условия и степень удаления влаги из осадка. Это обусловлено сложностью его структуры и особенностями распределения в ней воды. Однако только направленным воздействием на структуру осадка можно обеспечить эффективность процессов его обезвоживания.

Наиболее полная классификация форм связи влаги с твердыми частицами предложена акад. П.А. Ребиндером. В основе классификации лежит энергия связи, которую необходимо затратить для выделения воды из состава структуры.

В структуре осадка влага может находиться в форме свободной воды, в физико-механической связи с твердыми частицами, а также в физико-химической и химической формах связи.

Свободная влага имеет наименьшую энергию связи со структурой осадка и легко может быть из него удалена. Физико-механически связанная влага это капиллярная вода, вода смачивания и структурная влага. Физико-химической связью удерживается адсорбционная и осмотическая влага, а химически связанная вода, входящая в состав веществ, не выделяется даже при термической сушке осадков.

Механическими методами обезвоживания осадков, а также естественной сушкой их на иловых площадках удаляется большая часть свободной воды. Физико-механическая связь нарушается вследствие выпаривания или удаления влаги под давлением в аппаратах, которые развивают давление, большее капиллярного, и разрушают структурные связи. Сила капиллярной связи зависит в основном от радиуса капилляров: для капилляров с радиусом К)-8, Ю-6 и Ю‘5 м эта сила равна соответственно 15; 0,15 и 0,015 МПа.

Вакуум, при котором обезвоживаются на вакуум-фильтрах осадки сточных вод, составляет в среднем 0,053-0,066 МПа (400-500 мм рт. ст.). При данном вакууме теоретическим пределом удаления влаги вакуум-фильтрацией будет удаление влаги макрокапилляров с радиусом более 5-10“6 м. Однако практически всю эту воду вакуум-фильтрацией удалять нецелесообразно, так как скорость водоотдачи капиллярной влаги относительно мала.

Центрифугированием или фильтр-прессованием, при которых возможно нарушение более прочных видов связи, можно добиться удаления части связанной влаги. Это подтверждается опытами по обезвоживанию осадков городских сточных вод на фильтр-прессах и центрифугах, где отфильтрованный осадок имеет более низкую влажность по сравнению с его влажностью после вакуум-фильтрации.

Для изучения форм связи влаги с частицами твердой фазы наибольшее распространение получил метод изотермической сушки, предложенный М.Ф. Казанским. Этот метод основан на изучении кинетики сушки образца осадка при температуре 105° С и постоянном контроле влажности. В результате измерений получают зависимости, имеющие характерный вид (рис. 15.2).

Рис. 15.2. Зависимости интенсивности сушки осадков от их влажности:1 – сырой осадок из первичных отстойников; 2 – сброженная смесь сырого осадка и активного ила; 3 – уплотненный активный ил

Типичная кривая состоит из четырех участков. На участке (а-б) происходит прогревание осадка, интенсивность сушки быстро возрастает, однако испаряется лишь небольшое количество свободной воды. На участке (б-в) интенсивность сушки остается постоянной, удаляется основная масса свободной воды и в несколько раз уменьшаются объем и масса осадка. На участке (в-г), характеризующем удаление физико-механически связанной влаги, наблюдается прямолинейная зависимость снижения интенсивности сушки осадка от его влажности. Это снижение происходит вследствие расходования части энергии на преодоление сил связи воды с твердыми частицами. На участке (г-д) снижение интенсивности от влажности осадка приобретает криволинейный характер, что обусловливается возрастающей затратой энергии на преодоление сил связи воды с твердыми частицами.

Наибольшее практическое значение имеет интервал (б-г), на протяжении которого выделяется основная масса воды.

Активный ил, в отличие от осадков других типов, изменяет свои свойства при уплотнении. Он обладает высокой структурообразующей способностью, вследствие чего уплотнение приводит к иммобилизации свободной воды, то есть с увеличением концентрации активного ила часть свободной воды переходит в коллоидно-связанную. На рис. 15.2 видно, что в уплотненном иле и сброженном осадке содержится больше трудноуда-ляемой воды, чем в сыром осадке.

В общем случае положение критических точек влажности позволяет оценить влияние на водоотдачу осадков различных методов обработки, а также выбирать наиболее эффективные методы подготовки осадков к механическому обезвоживанию.

При удалении из осадков свободной воды зависимость объема осадка W от его концентрации С может быть определена по формуле:где г- период фильтрования, с; W – объем фильтрата, полученный за период т, м3; /л – динамическая вязкость, Па с; С – масса твердой фазы кека, отлагающегося на фильтре при получении единицы объема фильтрата, кг/м3; F – площадь фильтра, м2; р – разность давления, Па; г – удельное сопротивление фильтрации, м/кг.Величина удельного сопротивления фильтрации характеризует способность осадка к влагоотдаче при обезвоживании методами фильтрования под действием вакуума или давления. Уменьшение величины этого показателя соответствует улучшению влагоотдачи.

Для многих видов органических осадков существует “критическое давление”, выше которого поры кека сужаются настолько, что фильтрация становится невозможной. На рис. 15.3 приведены схемы структур различных типов осадков.

Рис. 15.3. Схемы структур различных типов осадков:а – легко фильтрующийся осадок; б – осадок с высоким удельным сопротивлением; в – сжимаемый осадок

Увеличение эффективности обезвоживания осадка центрифугированием достигается при величине индекса менее 6-8.

Похожие статьи:Депонирование осадков сточных вод

Навигация:Главная → Все категории → Очистка сточных вод