Одним из источников загрязнения природных водоемов являются сточные воды. Так называют любые воды, в том числе и выпадающие в виде атмосферных осадков, которые посредством канализационных отводов выводятся с территории населенных пунктов и промышленных предприятий. Большинство крупных населенных пунктов оснащены централизованными системами сбора стоков, их отведения и очистки. Разберемся, какими бывают сточные воды и их классификация по определенным признакам.

Любые стоки содержат загрязнения, поэтому они нуждаются в очистке. Каков состав и свойства сточных вод? Характер загрязнений, содержащихся в сточных водах, может быть разным.

Так, хозяйственно-бытовые стоки, отводимые от жилых домов, содержат, в основном, органические включения, промышленные же стоки могут иметь различные химические и радиационные загрязнения. Значит и методы очистки для таких вод нужно применять разные.

Типы загрязнений в стоках

Классификация сточных вод проводится по типам загрязнений, они бывают:

• Механические. Это нерастворенные в воде примеси и мусор, такие загрязнения содержат поверхностные сточные воды.

Совет! Ливневые или поверхностные сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, могут содержать не только механические, но и химические примеси.

• Химические. К этому типу загрязнений относят стоки с присутствием растворенных или находящихся в виде взвесей органических или неорганических химических веществ. Химические примеси могут быть токсическими или нет.
• Биологические. Данный тип загрязнений подразумевает наличие в воде различных бактерий, грибков и других патогенных микроорганизмов.
• Радиоактивные. Это загрязнение стоков радиоактивными веществами.

Классификация стоков по их происхождению

Характеристика сточных вод по способу происхождения позволяет разделить их на три группы. Основные виды сточных вод:

• Атмосферные или дождевые. Состав сточных вод определяется тем, куда падает дождевая вода. Вода, стекая с крыш, асфальтовых и бетонных покрытий улиц и площадей, увлекает за собой разнообразный мусор, поэтому и такие стоки нуждаются в очистке.
• Производственные стоки образуются на различных предприятиях, на которых вода используется в производственном цикле.
• Бытовые стоки из жилых домов. Это вода, отводимая от предметов сантехники – ванн, унитазов, раковин и пр.

Совет! Если состав атмосферных и бытовых сточных вод более или менее стабилен и хорошо известен, то производственные воды могут содержать самые разные загрязнения в зависимости от ассортимента веществ и технологий, используемых в производственном цикле.

Состав загрязнений

• Наиболее чистыми, то есть содержащими меньше всего загрязнений, считаются дождевые стоки. Как правило, в этом случае проводится фильтрация сточных вод, то есть отделении механических примесей.

• Производственные стоки могут иметь разную степень загрязненности. К числу самых чистых относят воду, которая используется для охлаждения агрегатов и трубопроводов. В производственных стоках могут содержаться только неорганические или, напротив, органические примеси, или комбинация обоих типов. Поэтому требуется тщательная переработка сточных вод. Причем качество очищенных стоков должно быть высоким. В идеале в промышленности должно применяться повторное использование стоков.

Совет! Одним из наиболее опасных органических загрязнителей органического типа является фенол. Это вещество входит в состав стоков коксо- и нефтехимических производств.

• Состав бытовых сточных вод достаточно стабилен. В них содержатся, в основном органические примеси, а также различные типы бактерий, в том числе и патогенные.

Оценка степени загрязнения

Поскольку сточные воды имеют сложный состав, произвести оценку содержания каждого из загрязняющих веществ чрезвычайно сложно. Поэтому при проведении анализов выбирают такие показатели, которые могут характеризовать суммарные свойства воды без выделения и идентификации отдельных веществ.

К примеру, при оценке органолептических показателей (цвет, запах) не проводится выделение каждого из веществ, которое придает окраску или запах воде. Для определения состава используется суммарный санитарно-химический анализ сточных вод, в который входят химические, физико-химические и санитарно-биологические тесты.

При проведении полного санитарно-химического анализа производится оценка следующих показателей:

• Температура, запах, цвет, прозрачность.
• Уровень кислотности (pH), сухой остаток, содержание взвешенных веществ.
• Химическая потребность в кислороде, биохимическая потребности в кислороде (бпк), содержание азотных соединений, фосфатов, сульфидов, хлоридов.
• Присутствие тяжелых металлов, радиоактивных и токсических веществ.
• Содержание ПАВ, нефтепродуктов, растворенного кислорода.
• Определение микробного числа, присутствия бактерий группы кишечных палочек, яиц гельминтов.

Совет! Помимо стандартных анализов на городских очистных сооружениях могут проводиться дополнительные исследования для определения содержания группы веществ, которые могут содержаться в стоках, отводимых от местных промышленных предприятий.

Учет количества сточных вод

Для начисления оплаты за использование канализацией необходим учет сточных вод, то есть измерение их количества. Это весьма актуально для больших производственных предприятий, где сброс сточных вод велик.

Для количественной оценки используются специальные приборы учета – высокотехнологичные изделия, обеспечивающие высокую степень точности измерений.

Способы очистки

В природе все предусмотрено, поэтому вода в водоемах обладает способностью к самоочищению. Однако этот процесс происходит не быстро, поэтому с большим потоком стоков естественные методы очищения не справятся. По этой причине отведение сточных вод без предварительной очистки запрещено.

Безопасная утилизация сточных вод – это обработка с целью удались из воды максимальное количество загрязнений. Организация очистки сточных вод и их отвод – это важная задача, которую нужно решить при постройке здания. Способы, которыми обрабатывают сточные воды, можно разделить на несколько групп, это:

• Механические;
• Физико-химические;
• Химические;
• Биологические.

Каждый из названных способов может быть применен по отдельности, но лучшего результата удается добиться при использовании комбинации нескольких методов.

Механические методы

При использовании механической очистки применяют два способа:

• Отстаивание;
• Фильтрация.

В первом случае применяются отстойники для сточных вод. Здесь происходит разделение веществ на фракции в зависимости от их удельного веса. Для фильтрации используются различные фильтры, которые позволяют отделять крупные включения.

При использовании механического метода можно добиться удаления 65-70% примесей из бытовых сточных вод и примерно 95% примесей из ливневых стоков. Поэтому отстаивание или осветление – это только первый этап, затем хозяйственно-бытовые сточные воды нуждаются в доочистке.

Чаще всего, доочистка сточных вод осуществляется с использованием биологических методов. Дополнительно может быть применено обеззараживание сточных вод с использованием озонаторов или ультрафиолета.

Химические методы

При использовании химических методов в очищаемую среду добавляют специально подобранные химические реагенты. Эти вещества вступают в реакцию с веществами-загрязнителями с образованием нерастворимых веществ, которые осаждаются на дно отстойника. При использовании химического способа можно добиться удаления около 95% загрязнений, растворенных в воде, и около 25% нерастворенных веществ.

Физико-химические методы

При использовании этих методов сточные воды подвергаются специальной обработке, позволяющей удалить, как растворенные, так и нерастворенные загрязнения. Чаще всего применяются следующие методы:

• Коагуляция. В этом случае, в сток вводятся специальные вещества, под действием которых мелкие взвешенные частицы слипаются, образуя крупные агрегаты, оседающие на дно.
• Флокуляция. Этот процесс имеет тот же принцип, что и коагуляция, но реагенты при его использовании применяют другие.
• Экстракция. Это метод извлечения из жидкости определенных веществ. Он достаточно дорог, поэтому применяется тогда, когда извлеченные вещества могут быть использованы повторно.
• Ультрафильтрация. Используются ультрафильтры в промышленных системах канализации, если в системе предусмотрено использование вторичной воды. Ультрафильтрация позволяет отделить высокомолекулярные соединения от низкомолекулярных.

Как правило, физико-химические методы используются для переработки промышленных стоков, так как в них может содержаться большое количество разнообразных химических веществ.

Методы биоочистки

Для переработки бытовых сточных вод, содержащих много органики, применяют биологические методы. Они основаны на использовании присутствующих в природе бактерий, которые используются в естественных процессах самоочистки. В процессе своей жизнедеятельности бактерии перерабатывают органические включения, разлагая их на безопасные составляющие.

Самые простые методы биоочистки используются в выгребных ямах и септиках. Тут органические отходы, осевшие на дно, подвергаются анаэробному брожению, то есть, обрабатываются микроорганизмами, способными существовать без доступа кислорода.

В современных очистных станциях дополнительно используется аэробная очистка, для этого в рабочую зону подается кислород воздуха. Аэробные процессы проходят намного быстрее и позволяют удалять большее количество загрязнений. Станция биоочистки имеет такие элементы, как аэраторы и электронасосы, то есть, является энергозависимой и требует подключения электропитания.

Отведение очищенной воды

При создании системы канализации нужно продумать, как будет осуществляться отвод сточных вод. Самый простой вариант – самотечное отведение стоков. Однако такой сброс сточных вод возможен, только если грунт имеет хорошую впитывающую способность. В противном случае, организуется принудительная откачка сточных вод.

Для организации принудительного откачивания необходимо использовать дополнительное оборудование. Очищенная жидкость выводится в емкость, в которой установлен насос для откачки. Объем ёмкости зависит от объема водопотребления и производительности септика.

Для откачки сточных вод можно использовать дренажный бытовой насос. Использовать фекальный насос для откачки нецелесообразно, так как применение этого оборудования требуется при содержании в жидкости крупных включений, а если уже проведено очищение, то таких включений в воде нет.

Систему оборудуют поплавковым датчиком, который включит погружной насос для сточных вод после того, как уровень жидкости достигнет определённого уровня. Закончив выкачку, насос автоматически отключится.

Итак, сточные воды – это результат использования воды в быту или на производстве. Сброс сточных вод без предварительной обработки запрещен, поэтому канализационным стокам требуется очистка. Методы очистки выбираются в зависимости от степени и состава загрязнений.

Так, для очистки бытовых стоков пользуются механическими и биологическими видами очистки. Биоочистка сточных вод удаляет органические загрязнения, но не осуществляет обеззараживание сточных вод.

Для этого проводится облучение ультрафиолетом или озонирование сточных вод. Такая дезинфекция сточных вод нужна, если воду планируется вторично использовать для технических целей. Производственные стоки могут нуждаться в применении физико-химических и химических методов обработки.

21.3. Загрязнение водных ресурсов, методы очистки сточных вод

Со сточными водами, с поверхностным стоком, стоком с сельскохозяйственных угодий, из атмосферы в водоемы поступают различные загрязнения. Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы: механическое – повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений; химическое – наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия; бактериальное и биологическое – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и водорослей; радиоактивное – присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах; тепловое – выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий (рисунок 21.4), крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; обработке и сплаве лесоматериалов; воды шахт, рудников; сбросы водного и железнодорожного транспорта. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появлении неприятных запахов, привкусов; в изменении химического состава воды, появлении в ней опасных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности и откладывании их на дне водоемов.

Рисунок 21.4 – Схема источников загрязнения подземных вод и водоемов:

I – грунтовые воды, II – напорные пресные воды, III – напорные соленые воды,

1 – трубопроводы, 2 – хвостохранилище, 3 – дымовые и газовые выбросы,

4 –подземные захоронения промстоков, 5 – шахтные воды, 6 – терриконы,

10 – водозабор, подтягивающий соленые воды, 11– объекты животноводства,

12 – внесение удобрений и пестицидов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и сбросами производств. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. В стоках производств содержатся нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вещества.

Серьезные последствия у водных организмов возникают при повышенном содержании в воде тяжелых металлов.

Первичными и побочными продуктами промышленности являются стойкие органические загрязнители (СОЗ). СОЗ представляют собой малолетучие химически прочные соединения, которые могут оставаться в окружающей среде в течение длительного времени, не подвергаясь разложению. В связи с очень медленным разрушением СОЗ накапливаются во внешней среде и переносятся на большие расстояния потоками воды, а также воздуха, подвижными организмами. Они накапливаются в высоких концентрациях в воде и основных пищевых продуктах – в частности в рыбе. При этом даже малые концентрации некоторых стойких органических загрязнителей приводят к развитию болезней иммунной и репродуктивной систем, врожденным дефектам, порокам развития, онкологическим заболеваниям. Под воздействием СОЗ имело место резкое снижение численности популяций таких морских млекопитающих, как тюлени, дельфины, белуга. Согласно Стокгольмской конвенции (первое международное соглашение, нацеленное на прекращение производства и использования некоторых наиболее токсичных веществ в мире, вступило в силу 17 мая 2004 г.) к СОЗ отнесено 12 веществ: токсафен, альдрин, диэльдрин, эндрин, мирекс, ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), хлордан, гептахлор, гексахлорбензол (ГХБ), полихлорированные диоксины (ПХДД), полихлорированные фураны (ПХДФ), полихлорированные бифенилы (ПХБ). Из отмеченных веществ первая группа (8) – это устаревшие и запрещенные пестициды. Все они, кроме ДДТ, не только давно запрещены к производству, но и к использованию. ДДТ же до сих пор используют против опасных насекомых, переносчиков возбудителей тяжелых заболеваний, как малярия, клещевой энцефалит. Вторая группа включает промышленные продукты, которые используются в настоящее время. К ним относятся полихлорированные бифенилы. ПХБ устойчивы, токсичны, способны к биоаккумуляции. Они могут накапливаться в жировых тканях животных и человека, существовать там долгое время. ПХБ присутствуют повсеместно и обнаруживаются, даже в тканях животных, обитающих в диких ландшафтах. Гексохлорбензол (также вторая группа) может содержаться в промышленных отходах на промышленных предприятиях деревообрабатывающих заводов, они образуются при сжигании отходов. ГХБ токсичен для водной флоры и фауны, а также для наземных растений и животных, для человека. Третья группа веществ – ПХДД и ПХДФ (их обычно называют диоксины и фураны) обладает чрезвычайно высокой токсичностью и сильнейшим образом воздействует на иммунную систему человека. Их допустимая суточная доза (ДСД) исчисляется пиктограммами – величиной в миллион миллионов раз меньше грамма. Вместе с тем, в последнее время диоксины широко распространились по всему миру и обнаруживаются в тканях людей и животных. В Беларуси после её присоединения к Стокгольмской конвенции проводятся мероприятия по сокращению и ликвидации выбросов стойких органических загрязнителей (данные приведены по работе Е. А. Лобанова и М. В. Коровай «Проблемы обращения со стойкими органическими загрязнителями в Республике Беларусь.– Мн. : УП «Орех», 2005 – 24 с.).

В последнее время большое внимание привлекают такие компоненты, содержащиеся в воде, как аммонийный, нитритный, нитратный азот, которые попадают в водоемы, водотоки разными путями. Обнаружение азота в воде в значительной степени связано с разложением белоксодержащих органических соединений, поступающих в водоемы, водотоки со сточными бытовыми и промышленными водами. Кроме указанного пути возможно поступление азота в водоисточники с атмосферными осадками, поверхностным стоком, при рекреационном использовании водоемов, водотоков. Существенным источником попадания азота в водоемы являются животноводческие комплексы. Большую опасность для водоемов представляет поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий, где используются химические удобрения, так как в их состав часто входит азот. Один из источников поступления его в водоемы – земли, подвергнутые осушительной мелиорации. Все увеличивающееся применение азотных удобрений, загрязнение окружающей среды азотсодержащими промышленными и бытовыми отходами приводит к возрастанию содержания аммонийного, нитритного, нитратного азота в воде, к загрязнению ими воды.

Вместе с тем установлено, что они могут оказывать отрицательное действие на человека, животных. Большая опасность заключается в том, что нитриты и нитраты способны в организме человека частично превращаться в высококанцерогенные (вызывающие раковые заболевания) нитрозосоединения. Последние обладают также мутагенными и эмбриотоксическими свойствами. Нитриты вызывают разрушение витамина А в организме животных, снижают активность пищеварительных ферментов, вызывают расстройство желудочно-кишечного тракта. В доброкачественной воде нитритов не должно быть или могут содержаться только их следы. Очень высокие концентрации нитратов в воде действуют на животных токсически, вызывая поражение нервной системы. При употреблении воды, содержащей 50–100 мг/дм 3 нитратов, повышается уровень метгемоглобина в крови и возникает заболевание метгемоглобинемия. Образовавшийся метгемоглобин не способен переносить кислород, поэтому при значительном его содержании в крови возникает кислородное голодание, когда поступление кислорода к тканям (при снижении его содержания в крови) или способность тканей использовать кислород оказываются ниже, чем их потребность в нем. Вследствие этого в жизненно важных органах развиваются необратимые изменения. Наиболее чувствительны к кислородной недостаточности центральная нервная система, мышца сердца, ткани почек, печени. Степень выраженности метгемоглобинемии при поступлении нитратов во внутреннюю среду организма зависит от возраста и дозы нитратов, от индивидуальных особенностей организмов. Уровень метгемоглобина при одних и тех же дозах нитратов тем выше, чем меньше возраст организма. Установлена и видовая чувствительность к метгемоглобинообразующему действию нитратов. Чувствительность человека к нитратам превышает чувствительность к ним некоторых животных.

В общем, в водоемы поступает большое количество загрязняющих веществ. В перечне основных из них имеется 12 (приводятся по публикации В. Л. Гуревича, В. В. Левковича, Л. М. Скориной, Н. В. Станилевич. «Обзор документов ВОЗ и ЕС по обеспечению качества питьевой воды», 2008):

– органогалогеновые соединения и вещества, которые могут образовывать такие соединения в водной среде;

– фосфорорганические соединения;

– оловоорганические соединения;

– вещества, препараты или продукты распада того, что, как было доказано, имеет канцерогенные или мутагенные свойства, а также свойства, которые через водную среду могут влиять на репродуктивную функцию организма, функции щитовидной железы или другие функции, связанные с эндокринной системой;

– устойчивые углеводороды, устойчивые и биоаккумулируемые органические токсичные вещества;

– цианиды;

– металлы и их соединения;

– мышьяк и его соединения;

– биоциды и продукты защиты растений;

– взвеси;

– вещества, способствующие евтрофированию (в частности, нитраты и фосфаты);

– вещества, неблагоприятно влияющие на кислородный баланс.

Оценка современного состояния качества воды в Беларуси, бассейне Днепра свидетельствует о наличии химического и других видов загрязнения. Так, в реки Белорусского Полесья сбрасываются различные химические ингредиенты, 12 из них отмечаются почти регулярно – взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, фосфаты, азот аммонийный, нитритный и нитратный, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), медь, цинк, никель, хром.

В связи с опасностью, которую представляют загрязняющие вещества, попадающие в окружающую среду, в том числе в водоемы, в разных странах и в Беларуси осуществляется экологическое нормирование. Система нормативно-технического обеспечения включает нормативы ПДК и ПДС (предельно-допустимых сбросов). ПДК (предельно-допустимая концентрация) – это количество вредного вещества в окружающей среде при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени, практически не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у его потомства. Пороговые значения вещества, при которых в организме еще не может произойти никаких необратимых патологических изменений, принимаются в качестве ПДК. Значение ПДК устанавливается органами здравоохранения. Имеются ПДК для многих вредных, опасных веществ. Применительно к таким веществам верхний предел не должен превышаться, ни при каких условиях. Основным средством для соблюдения ПДК является установление ПДВ (предельно-допустимых выбросов). Они являются научно-техническим нормативом, установленным для каждого источника загрязнения, исходя из условия, что сбросы загрязняющих веществ не создадут концентраций, превышающих установленные нормативы.

На территории Республики Беларусь действуют санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы, отраженные в ряде документов:

1 Сборник гигиенических нормативов по разделу коммунальной гигиены. Республиканские санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы. Министерство здравоохранения Республики Беларусь. – Мн., 2004. – 96 с.

2 13.060.10 Вода естественных источников. СанПин 2.1.2.12–33–2005. Гигиенические требования к охране поверхностных вод от загрязнения.

3 13.060.20 Питьевая вода. СанПин. Гигиенические требования к питьевой воде, расфасованной в емкости (Постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 29.06.2007 № 59).

4 СанПин 2.1.4.12–23–2006. Санитарная охрана и гигиенические требования к качеству воды источников централизованного питьевого водоснабжения населения (Постановление Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 22.11.2006 № 141).

5 13.060.50 Исследования воды для определения содержания химических веществ. ГН 2.1.5.10–20–2003. Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

6 ГН 2.1.5.10–21–2003. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

7 СП 2.1.4.12–3–2005. Санитарные правила для хозяйственно-питьевых водопроводов.

Приведенный перечень документов отражен в Каталоге СанПин по состоянию на 01.05. 2008 г. (НП РУП «Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации – БелГИСС, Минск, 2008).

Значения ПДК 16 показателей, принятых в странах Днепровского бассейна (РБ, РФ, Украина), ЕС, США, ВОЗ приводятся в книге «Трансграничный диагностический анализ бассейна реки Днепр. Программа экологического оздоровления бассейна реки Днепр. – Мн., 2003. – 217 с.».

ПДК некоторых показателей, имеющихся в указанной работе, для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения следующие: рН – 6–9 (РБ и РФ), 6,5–8,5 (Украина), кислород, мг/дм 3 (концентрация других показателей приводится в таких же единицах) – 4 (РБ, РФ, Украина), БПК 5 (БПК – биохимическое потребление кислорода, выражается концентрацией кислорода в мг/дм 3 , БПК 5 – утрата кислорода в 5-и суточной пробе, дает представление о количестве растворенных и взвешенных веществ в воде) – 6,0 (РБ), 2,0–4,0 (РФ), 4,0 (Украина), аммонийный азот-N – 1,0 (РБ), 2,0 (РФ, Украина), нитритный азот-N – 0,99 (РБ), 0,91 (РФ) и 1,0 (Украина), нитратный азот-N – 10,2 (РБ, РФ, Украина), РО 4 -Р – 0,2 (РБ), 1,14 (РФ, Украина), нефтепродукты – 0,3 (РБ, РФ, Украина), фенолы – 0,001 (РБ, РФ, Украина), СПАВ – 0,5 (РБ, РФ). Нормы для источников питьевого водоснабжения: рН – 6,5–8,5 (ЕС), аммонийный азот-N – 0,39 (ЕС), 1.5 (ВОЗ), нитритный азот-N – 0,91 (ВОЗ), нитратный азот-N – 11,3 (ЕС, ВОЗ), РО 4 -Р – 0,15 (ЕС).

В водоемах и водотоках происходит естественный процесс самоочищения воды. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, водоемы и водотоки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век, в связи с резким увеличением количества отходов, происходит нарушение процессов самоочищения. Возникает необходимость обезвреживать и очищать сточные воды.

Очистка сточных вод – это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения – сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Схема очистки сточных вод дана на рисунке 21.5.

Рисунок 21.5 – Блок-схема очистных сооружений канализации

(по А. С. Степановских, 2003)

1 – сточная жидкость; 2 – узел механической очистки; 3 – узел биологической очистки; 4 – узел дезинфекции; 5 – узел обработки осадка; 6 – очищенная вода;

7 – обработанный осадок. Сплошной линией показано движение жидкости, пунктиром – движение осадка

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Индекс загрязнения воды. Вычисление ИЗВ основывается на расчете среднегодовых концентраций шести ингредиентов, два из которых являются обязательными: растворенный кислород и БПК 5 , остальные четыре выбираются исходя из приоритетности превышения ПДК.

, (38)

где С i – концентрация i -го показателя в воде, мг/дм 3 ;

ПДК i – предельно допустимая по i -му показателю, мг/дм 3 .

Класс качества и степень загрязнения воды определяются из таблицы 21.3.

Таблица 21.3 – Классификация качества поверхностных вод по величине ИЗВ

Величина ИЗВ	Степень загрязнения	Класс качества воды
Менее или равно 0,3	Чистые
Более 0,3 до 1	Относительно чистые
	Умеренно загрязненные
	Загрязненные
	Очень грязные
	Чрезвычайно грязные

Предыдущая

«Загрязнение водоёмов бытовыми сточными водами»

Введение…………………………………………………………….

Основные виды загрязнения гидросферы…………………….. Бытовые (хозфекальные) сточные воды………………………. Загрязнение бытовыми сточными водами……………………..

3.1Последствия загрязнения бытовыми сточными водами ….

Влияние загрязнения на водоёмы……………………………... Очистка бытовых сточных вод………………………………… Выпуск сточных вод в водоемы……………………………… ..

Заключение………………………………………………………

Приложение……………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. Водопотребление городов обычно оценивают на основе среднего суточного расхода воды на одного человека, в США равного примерно 750 л и включающего воду питьевую, для приготовления пищи и личной гигиены, для работы бытовых сантехнических устройств, а также для полива лужаек и газонов, тушения пожаров, мытья улиц и других городских нужд. Почти вся использованная вода поступает в канализацию. Поскольку ежедневно в сточные воды попадает огромный объем фекалий, главной задачей городских служб при переработке бытовых стоков в коллекторах очистных установок является удаление патогенных микроорганизмов. При повторном использовании недостаточно очищенных фекальных стоков содержащиеся в них бактерии и вирусы могут вызвать кишечные заболевания (тиф, холеру и дизентерию), а также гепатит и полиомиелит. В растворенном виде в сточных водах присутствуют мыло, синтетические стиральные порошки, дезинфицирующие средства, отбеливатели и другие вещества бытовой химии. Из жилых домов поступает бумажный мусор, включая туалетную бумагу и детские подгузники, отходы растительной и животной пищи. С улиц в канализацию стекает дождевая и талая вода, часто, с песком или солью, используемыми для ускорения таяния снега и льда на проезжей части улиц и тротуарах.

1. Основные виды загрязнения гидросферы

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей ;

("1") радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта ; отходы первичной обработки льна, пестициды и т. д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т. д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Сточные воды разделяют на три группы: фановые, или фекальные; хозяйственно-бытовые, включающие стоки от камбуза, душей, прачечных и др.; подсланевые, или нефтесодержащие.

Для фановых сточных вод характерно высокое бактериальное загрязнение, а также органическое загрязнение(химическое потребление кислорода достигаетмг/л.). объём этих вод сравнительно невелик.

Хозяйственно бытовые сточные воды характеризуются невысоким органическим загрязнением. Эти сточные воды обычно сбрасываются за борт судна по мере образования. Сброс их запрещён только в зоне санитарной охраны.

Подсланевые воды образуются в машинных отделениях судов. Они отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т. ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т. д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак , альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности . Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т. д. Это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве . Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

2.Бытовые (хозфекальные) сточные воды.

Бытовые сточные воды составляют 20% от общего объема стоков, поступающих в поверхностные водоемы. Если объемы промышленных стоков и количество загрязняющих веществ в них могут быть уменьшены за счет внедрения систем оборотного водоснабжения , изменения технологии осуществления очистки сточных вод, то для хозяйственно-бытовых сточных вод характерно постоянное возрастание их объемов, обусловленное ростом численности населения, увеличением коммунального водопотребления, улучшением санитарно-гигиенических условий жизни в современных городах и населенных пунктах. Количество загрязняющих веществ в хозяйственно-бытовых стоках относительно стабильно – в объеме загрязнений, приходящихся на одного жителя, что позволяет рассчитать объемы сбрасываемых загрязнений в зависимости от числа жителей объема водопотребления, социально-экономического уклада жизни и т. д. Средние нормы загрязнения в расчете на одного жителя приведены в таблице № 1.

Количество загрязняющих веществ на одного человека

Таблица 1

("3") 3.Загрязнение бытовыми сточными водами.

Старейшим видом загрязнения вод являются прямые отходы человеческой жизнедеятельности. В пересчете на сухое вещество каждый взрослый человек за год «производит» около 20 кг органического вещества, 5 кг азота и 1 кг фосфора. Первоначально эти отходы напрямую использовались в качестве удобрений, затем

появились первые земляные уборные. Часть отходов при этом неизбежно попадала в источники питьевой воды . Именно поэтому большие города уже в древности стали строить водопроводы из достаточно удаленных от мест скопления людей источников. С появлением ватерклозетов вторично возникла идея простого

решения проблемы – разведения отходов и удаления их от места сброса. Объемы, а затем и состав подлежащих очистке сточных вод существенно изменились. Коммунально-бытовые стоки поступают в настоящее время не только из жилых зданий, но и из больниц, столовых, прачечных, небольших промышленных предприятий и т. п. Современные бытовые стоки, кроме собственно легкоокисляе-мых органических веществ и биогенных элементов, содержат множество веществ, использующихся в повседневном обиходе: детергенты и СПАВ, химикалии, лекарственные препараты и т. д. Поступающие в водотоки и водоемы легкоокисляемые органические вещества подвергаются там химическому и микробиологическому окислению. Для измерения содержания органических веществ в воде принято пользоваться величиной биохимического потребления кислорода за 5 сут. (БПК5, BOD5 – Biochemical Oxygen Demand). Ее определяют по разнице содержания в воде кислорода при отборе пробы и после пяти суток инкубации бездоступа кислорода. БПК5, отражая содержание легкоокисляемой

органики в воде, является универсальным показателем, используя который можно сопоставить степень загрязнения от разных источников.

3.1Последствия загрязнения бытовыми сточными водами.

Легкоокисляемое органическое вещество, в избытке содержащееся в коммунально-бытовых стоках, становится питательной средой для развития множества микроорганизмов, в том числе и патогенных. В нормальной почве содержится большое количество микроорганизмов, способных вызывать тяжелые инфекционные заболевания. Обычно питьевая вода защищена от вторжения этих

микроорганизмов тем, что содержание в ней доступной пищи для бактерий (легкоокисляемых органических веществ) невелико ипрактически все они используются нормальной водной микрофлорой. Однако со значительным ростом концентрации органики в воде почвенные патогенные микроорганизмы находят достаточно источников пищи для себя и могут стать источником вспышки

Кроме непосредственной опасности развития патогенных организмов в воде, загрязненной бытовыми стоками, существует другое непрямое неприятное для человека последствие этого вида загрязнений. При разложении органического вещества (и химическом, и микробиологическом), как мы уже упоминали выше,

потребляется кислород. В случае тяжелого загрязнения содержание растворенного в воде кислорода падает настолько, что это сопровождается не только заморами рыбы, но и невозможностью нормального функционирования микробиологических сообществ.

Происходит деградация водной экосистемы. В проточных водах ив водоемах картина последствий загрязнения бытовыми стоками выглядят по-разному.

В проточных водах образуются четыре, следующие друг за другом по течению, зоны. В них совершенно четко выражены градиенты содержания кислорода (увеличение от места сброса вниз по течению), биогенных веществ и БПК5 (соответствующее снижение), видового состава биологических сообществ.

Первая зона – зона полной деградации, где происходит смешивание сточных и речных вод. Далее располагается зона активного разложения, в которой микроорганизмы разрушают большую часть попавших органических веществ. Затем следуют зоны восстановления качества воды и, наконец, чистой воды.

Еще в начале ХХ в. Р. Кольквитц и М. Марссон привели списки индикаторных организмов для каждой из этих зон, создав так называемую шкалу сапробности (от греч. сапрос – гнилой).В первой зоне, полисапробной, содержится значительное ко-

личество нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада, много белковых веществ. Фотосинтез отсутствует, и кислород поступает в воду только из атмосферы, полностью расходуясь на окисление. Анаэробные бактерии вырабатывают метан, Desulfovibrio desulphuricans восстанавливает сульфаты до сероводорода, что способствует образованию черного сернистого железа. Благодаря этому ил черный, с запахом сероводорода. Очень много сапрофитной микрофлоры, нитчатых бактерий, серных бактерий, простейших – инфузорий, бесцветных жгутиковых, олигохет-тубифицид.

В следующей за ней α-мезосапробной зоне идет аэробный распад органических веществ. Аммонийные бактерии метаболизируют азотные соединения с образованием аммиака. Высокое содержание углекислоты, кислорода все еще мало, но сероводорода и метана уже нет, БПК5 составляет десятки миллиграммов в

литре. Сапрофитные бактерии исчисляются десятками и сотнями тысяч в 1 мл. Железо присутствует в окисной и закисной формах.

Протекают окислительно-восстановительные процессы. Ил серого цвета. Преобладают организмы, приспособившиеся к недостатку кислорода и высокому содержанию углекислоты. Много растительных организмов с миксотрофным питанием. В массе развиваются нитчатые бактерии, грибы, осциллятории, хламидомонады, эвглены. Встречаются сидячие инфузории, коловратки, много

("4") жгутиковых. Много тубифицид и личинок хирономид.

В β-мезосапробной зоне практически нет нестойких органических веществ, они почти полностью минерализовались. Сапрофитов – тысячи клеток в 1 мл. Содержание кислорода и углекислоты колеблется в зависимости от времени суток. Ил желтый, идут окислительные процессы, много детрита. Много организмов

с автотрофным питанием, наблюдается цветение воды. Встречаются диатомеи, зеленые, много протококковых водорослей. Появляется роголистник. Много корненожек, солнечников, инфузорий, червей, моллюсков, личинок хирономид. Встречаются ракообразные и рыбы.

Олигосапробная зона соответствует зоне чистой воды. Цветения не бывает, содержание кислорода и углекислоты постоянно.

На дне мало детрита, автотрофных организмов и червей, моллюсков, хирономид. Много личинок поденок, веснянок, можно встретить стерлядь, гольяна, форель.

В водоемах замедленного водообмена картина зависит от размеров водоема и режима сброса сточных вод. В больших водоемах (морях, крупных озерах) вокруг постоянно действующего источника образуются, концентрически расположенные, полимезо и олигосапробная зоны. Такая картина может сохраняться неопределенно долгое время, если самоочистительный потенциал водоема позволяет ему справляться с поступающей нагрузкой. Если водоем небольшой, то он трансформируется, по мере поступления загрязнений из олигосапробного в полисапробное состояние, а со снятием нагрузки может вернуться в олигосапробное состояние.

4.Влияние загрязнения на водоёмы

Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса, населена множеством рыб, растений и животных. Загрязненные воды мутные, с неприятным запахом, не пригодны для питья, часто содержат огромное количество бактерий и водорослей. Система самоочистки воды (аэрация проточной водой и осаждение на дно взвешенных частиц) не срабатывает из-за переизбытка в ней антропогенных загрязнителей.

Уменьшение содержания кислорода. Органические вещества, содержащиеся в сточных водах, разлагаются ферментами аэробных бактерий, которые поглощают растворенный в воде кислород и выделяют углекислый газ по мере усвоения органических остатков. Общеизвестными конечными продуктами распада являются углекислый газ и вода, но могут образовываться и многие другие соединения. Например, бактерии перерабатывают азот, содержащийся в отходах, в аммиак (NH3), который, соединяясь с натрием, калием или другими химическими элементами, образует соли азотной кислоты - нитраты. Сера преобразуется в сероводородные соединения (вещества, содержащие радикал - SH или сероводород H2S), которые постепенно переходят в серу (S) или в сульфат-ион (SO4-), также образующий соли.

В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности , бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени - от солености и давления. Пресная вода при 20°C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2 мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении - увеличивается. По нормативам, действующим при проектировании муниципальных очистных сооружений , для распада органических веществ, содержащихся в одном литре коммунальных сточных вод обычного состава при температуре 20°С, требуется примерно 200 мг кислорода в течение 5 дней. Это значение, называемое биохимической потребностью в кислороде (БПК), принято в качестве стандарта при расчетах количества кислорода, необходимого для очистки данного объема стоков. Величина БПК сточных вод предприятий кожевенной, мясообрабатывающей и сахарорафинадной промышленности гораздо выше, чем коммунальных стоков.

В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики.

Бóльшая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие - и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т. е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой). В водах, испытывающих тепловое загрязнение, часто создаются условия, приводящие к гибели рыб. Там снижается содержание кислорода, так как он слабо растворяется в теплой воде, однако потребность в кислороде резко возрастает, поскольку увеличиваются темпы его потребления аэробными бактериями и рыбами. Добавление кислот, например серной, с дренажными водами из угольных шахт также существенно снижает способность некоторых видов рыб извлекать из воды кислород.

5.Очистка бытовых сточных вод.

Канализация – комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление за пределы населённых мест и промышленных предприятий загрязнённых сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание. Городами и другими населёнными пунктами сбрасывается через системы канализации 22 млрд. м3 сточных вод в год. Из них 76% проходит через очистные сооружения, в том числе 94% - сооружения полной биологической очистки. Через коммунальные системы канализации в поверхностные водные объекты ежегодно сбрасывается 13,3 млрд. м3 сточных вод, из которых на очистных сооружениях очищается до установленных нормативов 8% стоков, а остальные 92% сбрасываются загрязнёнными. Из них 82% сбрасываются недостаточно очищенными и 18% - без всякой очистки. Большинство очистных сооружений перегружено, а почти половина требует реконструкции.

Очистка бытовых сточных вод может проводиться механическими и биологическими методами. При механической очистке сточные воды разделяют на жидкую и твёрдую субстанции: жидкая часть подвергается биологической очистке, которая может быть естественной и искусственной. Естественная биологическая очистка осуществляется на полях фильтрации и орошения, в биологических прудах, а искусственная – на специальном оборудовании (биофильтрах, аэротенках). Ил обрабатывают на иловых площадках или в метантенках.

При общестоковой системе канализации все виды сточных вод из городских кварталов, включая и поверхностный сток, отводятся по одной сети трубопроводов. Недостатком такой системы являются периодические сбросы в водные объекты через ливневые спуски некоторой части производственно-бытовых сточных вод. В настоящее время наиболее широкое применение в нашей стране находит система канализации, предусматривающая устройство сетей трубопроводов: по производственно-бытовой сети хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды подаются на очистные сооружения, а по водостоку , как правило, без очистки, в ближайший водный объект отводятся дождевые и талые воды, а также воды, образующиеся при поливке и мойке дорожных покрытий. Наиболее перспективной с точки зрения охраны водных объектов от загрязнения поверхностным стоком из городов является полураздельная система канализации. С её помощью на очистку отводят все производственно-бытовые воды города и большую часть поверхностного стока, образующегося на его территории. При совместной очистке промышленных и хозяйственно-бытовых стоков регламентируют содержание взвешенных и всплывающих веществ, продуктов, способных разрушать или засорять коммуникации, взрывоопасных и горючих веществ, а также температуру.

Некоторые химические вещества воздействуют на микроорганизмы, нарушая их жизнедеятельность. Так, фенол, формальдегид, эфиры и кетоны вызывают денатурацию белков протоплазмы или разрушают оболочку клеток. Особенно токсичны соли тяжёлых металлов, которые по убыванию токсичности можно расположить в ряд: ртуть, сурьма, свинец, цезий, кадмий, кобальт, никель, медь, железо.

Для обеззараживания сточных вод дозу хлора подбирают так, чтобы содержание кишечных палочек в воде, сбрасываемой в водоём, не превышало 1000 в 1 литре, а уровень остаточного хлора составлял не менее 1,5 мг/л при 30-минутном контакте или 1 мг/л при 60-минутном контакте. Обеззараживание проводят жидким хлором, хлорной известью или гипохлоритом натрия, получаемых на месте в электролизёрах. Хлорное хозяйство очистных канализационных сооружений должно позволять увеличивать расчётную дозу хлора в 1,5 раза.

6. Выпуск сточных вод в водоемы

Количество сточных вод, выпускаемых в сточные объекты, определяется при помощи предельно допустимого сброса (ПДС). Под ПДС понимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. Расчёт ПДС производится по наибольшим среднечасовым расходом сточных вод q (в м3/ч) фактического периода спуска сточных вод.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Заключение.

Бытовые стоки

На сегодняшний день бытовые стоки - большая экологическая и экономическая проблема . Из них в гидросферу поступают органические материалы. Они разлагаются под действием бактерий с потреблением кислорода. При достаточном доступе кислорода аэробные бактерии легко и быстро превращают нечистоты в экологически безвредный материал. При недостаточном доступе кислорода к стокам аэробные бактерии замедляют свою деятельность, вследствие чего начинают развиваться анаэробные бактерии и начинается процесс гниения.

В бытовых стоках, которые не были подвержены биологической очистке или были недостаточно хорошо очищены, могут содержаться болезнетворные бактерии и вирусы, которые, при попадании в питьевую воду, могут вызвать опасные заболевания. Овощи, удобренные шламами от очистки сточных вод, также могут быть заражены. Нередко причиной вспышки брюшного тифа являются устрицы и другие водные беспозвоночные, места обитания которых - заражены неочищенными сточными водами.

Сельскохозяйственные сточные воды содержат фосфор, азот и часто являются источником питательных веществ для планктона и водорослей. При увеличенном содержании этих элементов в воде происходит бурное развитие растительности, которая поглощает кислород. Это, в свою очередь, отрицательно влияет на деятельность микроорганизмов, перерабатывающих органические вещества.

С нечистотами в воду также поступают фенолы, пестициды, моющие средства, процесс разложения которых происходит медленно, либо не разлагаются вообще. Затем по цепочкам питания из организмов рыб и других водных животных попадают в человеческий организм, и отрицательно влияют на здоровье человека, что в последствии может вызвать различные инфекционные и хронические заболевания.

На данный момент известны разработки, которые не дадут зайти в экологический тупик - это технологии безотходного производства и биологической переработки стоков в экологически чистые, полезные ресурсы. Биологическая очистка - одно из наиболее перспективных направлений, а все лучшее из биологической очистки содержит в себе автономная канализация Топас.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Статья 250 УК РФ Загрязнение вод

1. Загрязнение, засорение, истощение поверхностных или подземных вод, источников питьевого водоснабжения либо иное изменение их природных свойств, если эти деяния повлекли причинение существенного вреда животному или растительному миру, рыбным запасам, лесному или сельскому хозяйству, - наказываются штрафом в размере от ста до двухсот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от одного до двух месяцев, либо лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до пяти лет, либо исправительными работами на срок до одного года, либо арестом на срок до трех месяцев.

2. Те же деяния, повлекшие причинение вреда здоровью человека или массовую гибель животных, а равно совершенные на территории заповедника или заказника либо в зоне экологического бедствия или в зоне чрезвычайной экологической ситуации, - наказываются штрафом в размере от двухсот до пятисот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от двух до пяти месяцев, либо исправительными работами на срок от одного года до двух лет, либо лишением свободы на срок до трех лет.

("6") 3. Деяния, предусмотренные частями первой или второй настоящей статьи, повлекшие по неосторожности смерть человека, - наказываются лишением свободы на срок от двух до пяти лет.

1. Объектом рассматриваемого преступления являются обществен - ные отношения в области охраны вод и экологическая безопасность . Предметом преступления являются поверхностные воды, в том числе поверхностные водотоки и водохранилища на них, поверхностные водоемы, ледники и снежинки, подземные воды (водоносный горизонт, бассейны, месторождение и естественный выход подземных вод).

Внутренние морские воды, территориальное море РФ, открытые воды Мирового океана к предмету данного преступления не относятся.

2. Объективная сторона преступления состоит в загрязнении, засорении, истощении либо ином изменении природных свойств указанных выше компонентов гидросферы неочищенными и необезвреженными сточными водами, отходами и отбросами или токсичной либо агрессивной по отношению к качеству окружающей среды продукцией (нефтью, нефтепродуктами, химическими веществами) промышленных, сельскохозяйственных, коммунальных и других предприятий и организаций.

В соответствии со ст. 1 водного кодекса РФ, принятого Государственной Думой 18 октября 1995г., засорение водных объектов – сброс или поступление иным способом в водные объекты, а так же образование в них вредных веществ, которые ухудшают качество поверхностных и подземных вод, ограничивают использование либо негативно влияют на состояние дна и берегов таких объектов.

Засорение водных объектов – сброс или поступление иным способом в водные объекты предметов или взвешенных частиц, ухудшающих состояние и затрудняющих использование подобных объектов.

Истощение вод есть устойчивое сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод.

Качество окружающей среды и её основных объектов, в том числе воды, определяется с помощью специальных нормативов – предельно допустимых концентраций вредных веществ (ПДК). Сбросы неочищенных сточных вод, отходов промышленного и сельскохозяйственного производства в реки, озёра, водохранилища, иные внутренние водоёмы резко повышают ПДК в водных источниках и тем самым существенно снижают их качество. Сброс – поступление вредных веществ в сточных водах в водный объект определяется ГОСТом.

Список литературы:

Фюрон Р. Проблема воды на земном шаре. Л., 1966 Львович вод от загрязнения. Л., 1977 , Швецов и вода. М., 1979 Львович и жизнь: Водные ресурсы, их преобразование и охрана. М., 1986

Введение
Загрязнение окружающей природной среды - это поступ­ление в нее веществ (твердых, жидких, газообразных), биоло­гических агентов, энергии в количествах или концентрациях, превышающих естественный для данной экосистемы уровень. Одна из главных причин загрязнения водной оболочки Земли, приводящая к дефициту чистой пресной воды, - сброс в поверхностные (а через почву и в подземные) водо­емы неочищенной или недостаточно очищенной воды, содер­жащей загрязняющие вещества.
Как отмечается в Декларации ООН «Об окружающей сре­де», любое вещество считается загрязнителем, если оно встречается в ненадлежащем месте, в ненадлежащем коли­честве и в ненадлежащее время. И эти место, количество и время «назначает» уже не природа - распорядительница жизни на Земле, а индустрия, создающая свои незамкнутые техногенные круговороты веществ, что приводит к антропо­генному загрязнению всех компонентов биосферы.
1. Критерии степени загрязнения вод Критерием загрязненности воды выступа­ют ухудшение ее качества вследствие измене­ния органолептических свойств (неприятный запах, привкус, повышенная жесткость и т. п.) и наличие вредных веществ, влияющих на:
процессы естественного самоочищения водоемов;жизнедеятельность водных организмов;здоровье человека при использовании воды для водоснабжения населения. Естественное самоочищение воды проис­ходит биологическим путем: аэробные мик­роорганизмы питаются органическими веще­ствами, в том числе и загрязнителями. Их активная деятельность обусловлена присутст­вием в воде достаточного количества раство­ренного кислорода. Если содержание органи­ческих веществ велико, то продукты метабо­лизма аэробов (нитраты, фосфаты и др.) на­чинают стимулировать рост водорослей, зоо­планктона и размножение представителей высшей фауны, которые потребляют кисло­род при дыхании. С ростом числа живых ор­ганизмов в воде увеличивается и число отми­рающих, а для аэробного разрушения орга­нических остатков также требуется кислород. Расход кислорода уже не восполняется за счет фотосинтеза. В итоге происходит массовая гибель аэробных организмов и столь же мас­совое размножение анаэробных, которые разрушают биомассу посредством брожения. Такой переход от аэробного состояния воды к анаэробному называют опрокидыванием. Естественные водоемы при этом теряют спо­собность к самоочищению.
Итак, главную роль в процессах самоочи­щения воды от неорганических и органиче­ских загрязнителей играет растворенный в воде кислород. Уровень загрязнения воды (и возможность ее очищения) определяется потребностью воды в кислороде. При этом различают биологическую потребность в кислороде (мг кислорода в расчете на 1 л воды, ВПК, мг/л) - массу растворенного в воде кислорода, необходимого для биологи­ческого окисления тех компонентов загряз­нения, которые микроорганизмы использу­ют для своей жизнедеятельности, и химиче­скую потребность в кислороде (ХПК, мг/л) - массу растворенного в воде кислорода, обес­печивающего более полное, химическое, окисление органических и неорганических веществ, находящихся в сточной воде.
Важнейшая характеристика при норми­ровании содержания загрязняющих веществ в воде - предельно допустимая концентра­ция (ПДК, мг/л) - максимальная масса за­грязняющего вещества, содержащаяся в еди­нице объема воды, при превышении которой она становится непригодной для установ­ленного вида водопользования. При этом зна­чение ПДК зависит от характера водополь­зования: питьевая вода, вода рыбохозяйственных водоемов или техническая вода.
При концентрации загрязняющего веще­ства с (мг/л), равной или меньше ПДК (с < ПДК), вода безвредна для всего живого, как и вода, в которой полностью отсутству­ет данный загрязнитель.
В экологии принято определять степень загрязнения в единицах ПДК. Так, если кон­центрация фенола в водоеме хозяйственно-питьевого назначения составляет 0,1 мг/л, то при ПДК этого загрязнителя, равном 0,01 мг/л, говорят, что степень загрязнения водоема по фенолу равна 10 ПДК.
Значения ПДК зависят от признака вред­ности. Например, ионы меди оказывают токсическое действие при концентрации 10 мг/л, нарушают процессы самоочищения воды при концентрации 5 мг/л, а придают воде привкус при концентрации 1 мг/л.
ПДК того или иного вредного вещества устанавливают по лимитирующему признаку вредности (ЛПВ) - признаку вредного действия загрязняющего вещества, который характеризуется наименьшей пороговой концентрацией. Таким образом, ЛПВ созда­ет некоторый запас надежности по другим признакам вредности. В приведенном при­мере ПДК для меди равна 1 мг/л, т. е. выбра­на по органолептическому ЛПВ.
Сравнение ПДК, действующих в Россий­ской Федерации в соответствии с Законом об охране окружающей природной среды, со стандартами, действующими в США и евро­пейских странах, показывает, что россий­ские нормы в 80 % случаев более жесткие. Из этого можно сделать неверный вывод, что в России обеспечивается более надежная очи­стка загрязненной воды. На самом деле это не так. Многие российские стандарты сего­дня технически недостижимы, существую­щие аналитические методы контроля не по­зволяют определять столь низкие концентра­ции (особенно если загрязнителей несколь­ко) или не разработаны вообще.
Почти полвека сохраняется критическая ситуация на Волге. В бассейне реки, который охватывает 136 млн. га Русской равнины, проживают 63 млн. человек и сосредоточе­но более 60 % промышленного и половина сельскохозяйственного потенциала России, дающих не только продукцию, но и 40 % (!) всех сточных вод страны. Большая часть из 300 крупных предприятий химической, ме­таллургической, оборонной промышленно­сти, находящихся на берегах Волги и ее при­токов, по-прежнему сбрасывают стоки через примитивные, устаревшие очистные соору­жения либо вообще без всякой очистки. Не­малое токсическое воздействие на Волгу ока­зывают и колоссальные по объему комму­нальные стоки. В крупнейшую реку Европы ежегодно сбрасывается около 20 км3 сточ­ных вод (половина из них - загрязненные), что составляет почти 10 % годового стока реки. Каскад водохранилищ при ГЭС резко за­медлил течение воды: раньше вода с вер­ховьев реки попадала в море через 1,5 меся­ца, сейчас - через 1,5 года. Замедление тече­ния воды в десятки раз снизило способность реки к самоочищению, в волжской воде об­наружено более миллиона (!) химических соединений, многие из которых токсичны. И такая река - источник водоснабжения всех прилегающих к ней городов, поселков и де­ревень, при этом забор воды в поселках и деревнях идет непосредственно из реки, ми­нуя какие-либо очистные сооружения.

2. Загрязняющие вещества в сточных водах Состав загрязняющих веществ в сточных водах и их концентрации зависят от источ­ника загрязнения, характера и технологии производственного процесса, при этом за­грязняющие вещества могут находиться в различных агрегатных состояниях.
Степень загрязнения дождевых стоков зависит от общей санитарной обстановки населенного пункта. Общепринятая техноло­гия уборки улиц не обеспечивает полного удаления загрязнений. Мусор с проезжей части содержит не только кусочки почвы, песок или глину (на поверхности таких час­тиц могут находиться патогенные микроор­ганизмы и вирусы), но и значительное коли­чество органических веществ, биогенов, нефтепродуктов (бензин, мазут), поваренной соли и других реагентов, используемых для таяния льда и снега в зимнее время, солей тяжелых металлов.
Сточные воды металлургических заводов, предприятий, производящих строительные материалы, горно-обогатительных комбина­тов содержат взвешенные частицы неоргани­ческих веществ. Поверхностные стоки золоотвалов ТЭЦ, деревообрабатывающих и цел­люлозно-бумажных комбинатов содержат фенолы в различных агрегатных состояни­ях. Сточные воды предприятий пищевой и легкой промышленности содержат в основ­ном нетоксичные органические вещества, а химических комбинатов, нефтеперерабатывающих заводов - токсичные. В стоках ме­таллургических комбинатов, гальванических цехов содержатся неорганические примеси со специфическими токсическими свойства­ми (ионы тяжелых металлов). Много загряз­няющих веществ содержится в сточных во­дах машиностроительных заводов: соли, ки­слоты, щелочи, хром, свинец, медь, алюми­ний, краски, органические соединения, мас­ла и т. п.
На энергетических предприятиях (кроме атомных электростанций) вода, используе­мая для охлаждения различных агрегатов, остается практически чистой и может (после охлаждения) использоваться в оборотных системах без очистки. Однако сброс в водо­емы чистой, но теплой воды из систем ох­лаждения - опасное для водной биоты те­пловое загрязнение.
Специфические загрязнители содержатся в стоках агропромышленных комплексов (удобрения, различные пестициды, навозная жижа и моча с животноводческих ферм).
3. Отдельные виды загрязнений стоков и их последствия Поваренная соль
Достаточно распространенный вид за­грязнения, носящий сезонный характер, -загрязнение водоемов поваренной солью NaCl, которую используют для таяния льда и снега в зимнее время. Поваренная соль в широком диапазоне концентраций неток­сична для большинства живых организмов.
Для хлоридов нет общепринятых норм для внутренних водоемов, допустимая за­соленность зависит от общей загрязненно­сти воды. В среднем максимальная допус­тимая концентрация хлоридов составляет 2500 мг/л, при повышении общей загряз­ненности воды другими веществами этот порог снижается. При очень сильном загряз­нении водоемов хлоридами происходит гибель высшей водной биоты - рыбы.
Содержание хлоридов в воде определяет и ее пригодность для питья и полива растений. Для питьевой воды значение ПДК хло­ридов, выбранное по органолептическому признаку, составляет 200 мг/л (при большем содержании вода либо солона, либо горька). В воде, используемой для полива в парниках и оранжереях, предельно допустимая концен­трация хлоридов составляет 50-300 мг/л в зависимости от вида растений.
Тяжелые металлы
Попадание в сточную воду тяжелых ме­таллов связано с деятельностью предприятий различных отраслей (целлюлозно-бумаж­ной, металлургической, авто- и авиастрои­тельной, кожевенно-текстильной, химиче­ской и др.), а также с вымыванием этих ме­таллов из свалок промышленных и бытовых отходов атмосферными осадками и поступ­лением их в грунтовые воды.
Обычно тяжелые металлы скапливаются в донных отложениях водоемов в виде кар­бонатов, сульфатов или сульфитов, адсорби­руются минеральными и органическими осадками. При наступлении адсорбционной насыщенности осадков тяжелые металлы оказываются в воде; в половодье, когда веш­ние воды уносят донные отложения, проис­ходит разнос тяжелых металлов по большой территории. Переход тяжелых металлов из донных отложений в воду возможен также при повышении кислотности воды. Находясь в воде, тяжелые металлы включаются в цепи питания-живых организмов - водорослей, зоопланктона, рыб, человека.
Например, такой жизненно необходимый элемент (биоген), как марганец, может ока­заться очень токсичным. При окислении он выпадает в воде в виде нерастворимого ок­сида Мп02, который с помощью анаэробных микроорганизмов переходит в растворимый в воде и токсичный ион Мп2+:
Мп02 + 4Н+ + 2ё -- Мп2+ + 2Н20.
Участие тяжелых металлов и других ус­тойчивых токсинов в цепи питания и впечат­ляющий пример опасности, которой подвер­гаются здоровье и жизнь человека из-за за­грязнения ими воды, можно проиллюстрировать на примере ртути - первого метал­ла, для которого была обнаружена биоакку­муляция и новая техногенная болезнь - бо­лезнь Минаматы.
У жителей бухты Минаматы, на юге Япо­нии, считавшейся «морским садом» благода­ря богатству и разнообразию морских ор­ганизмов, в 1956 г. была обнаружена неиз­вестная ранее болезнь, выражавшаяся в на­рушении слуха, зрения и обоняния, а затем и в психических отклонениях в поведении людей. До обнаружения источника этого за­болевания треть заболевших умирали. Раз­гадать загадку помогли исчезнувшие из по­селка кошки и бедные рыбаки, которые пи­тались только рыбой. Десятилетнее интен­сивное расследование позволило устано­вить, что местная фабрика по ацетиленово­му производству сбрасывала в залив ртут­ные отходы. В воде ртуть микробиологиче­ским путем превращалась в метил- и диметилртуть:
Hg -~ CH3Hg+ - (CH3)2Hg.
Ионы метилртути и диметилртути сорби­ровались планктоном, а затем через пище­вую цепь моллюски - рыбы становились едой для кошек и человека.
Тяжелые металлы взаимодействуют с жи­рами, что обусловливает большой период полувыведения их из организма - время, в течение которого выделяется или разруша­ется половина усвоенного организмом веще­ства. Для ртути в большинстве тканей орга­низма человека этот период составляет око­ло 80 дней, для кадмия - более 10 лет! По­ступление в организм человека даже микродоз кадмия очень опасно - трудно сказать, какое количество его окажется в организме за такое время. Заболевание, связанное с отравлением ионами кадмия, приводит к скручиванию костей, анемии и почечной недостаточности (болезнь итаи-итаи).
У растений, аккумулирующих тяжелые металлы, устойчивость к их действию выше, чем у животных и человека, поэтому следу­ет обращать внимание на содержание тяже­лых металлов в растениях, употребляемых в пищу.

Удобрения Удобрения смываются с полей при их нерациональном использовании или, не ус­военные растениями, вымываются из почвы обильными дождями, попадают в грунтовые воды, а затем в поверхностные водоемы. Присутствующие в почве ионы N03, NH4, Н2РО3 НРО4, попадая со сточными водами в водоемы, способствуют их зарастанию фи­топланктоном. Наряду с удобрения­ми источниками фосфатов служат моющие средства. Нитраты и фосфаты также образу­ются в водоемах в результате микробиологи­ческого разрушения органических отходов.
Чтобы нормально функционировать, вод­ные экосистемы должны быть
олиготрофныии, т. е. обедненными питательными вещест­вами. В этом случае
наблюдается динамиче­ское равновесие всех групп организмов в эко­системе,
отличающихся способом питания, - продуцентов, консументов и редуцентов.
При поступлении в водоемы нитратов и особенно фосфатов скорость продуцирова­ния - фотосинтезирования органических веществ фитопланктоном - начинает пре­вышать скорость потребления фитопланкто­на зоопланктоном, другими организмами и скорость деструкции (бактериального разло­жения).
Явление насыщения вод питательными веществами (в частности, в результате смыва удобрений с полей), способствующее усилен­ному росту водорослей, бактерий, потребляю­щих разлагающиеся водоросли и поглощаю­щих кислород, и ведущее к гибели водной биоты, называется эвтрофированием.
Антропогенное эвтрофирование внешне проявляется «цветением» воды и ведет к на­рушению условий существования в ней и гибели высшей водной биоты. В таких водо­емах создаются благоприятные условия для жизнедеятельности анаэробных организмов. Связь эвтрофирования водоемов с обогаще­нием их фосфором и азотом вытекает из схемы балансового уравнения фотосинтеза:
106С02 + 90Н20 + 16NО3- + РО3- = С106Н18004бК1бР + 15402 + Q.
При увеличении концентрации азота и фосфора возрастает скорость прямой реак­ции, т. е. фотосинтеза, что приводит к эвтро-фированию. Это положение было подтвер­ждено многочисленными исследованиями в различных водоемах, в том числе в Невской губе и Финском заливе.
Повышение уровня трофности сопрово­ждается изменением фитопланктона: начи­нают преобладать сине-зеленые водоросли, некоторые из них придают воде неприятный запах и вкус, могут выделять токсичные вещества. При разложении водорослей в ре­зультате целого ряда взаимосвязанных про­цессов брожения в воде увеличиваются кон­центрации углекислого газа С02, аммиака NH3, сероводорода H2S.
Растворимые соединения азота не только способствуют зарастанию водоемов, но и повышают токсичность воды, делают ее опас­ной для здоровья людей, если такая вода ис­пользуется как питьевая, поступает в водо­провод. Попадая вместе с пищей в слюну и тонкие кишки, нитраты микробиологически восстанавливаются до нитритов, в результате чего в крови образуются нитрозил-ионы:
N02 + Н+ = N0+ + ОН-.
Нитрозил-ионы могут окислять железо (II) в гемоглобине крови до железа(Ш):
Fe2+ + N0+ -- Fe3+ + NO,

Что препятствует связыванию кислорода ге­моглобином. В результате появляются сим­птомы кислородной недостаточности, при­водящей к синюхе. При переходе 60-80"% железа(П) гемоглобина в железо(Ш) насту­пает смерть.
Кроме того, нитриты образуют в кислой среде желудка азотистую кислоту и нитроза-мины, обладающие мутагенным действием. Отметим также, что вода эвтрофированных водоемов агрессивна по отношению к бето­ну, разрушает материалы, применяющиеся при гидростроительстве, засоряет фильтры и трубопроводы водоприемных устройств.
Навозная жижа и моча
При сильном загрязнении воды мочой и навозной жижей в ней оказывается большое количество мочевины (мочевина использу­ется также в качестве азотного удобрения, стимулирующего рост растений). Бактерии в сточных водах под действием ферментов выделяют из мочевины аммиак.
Если вода сильно загрязнена мочой жи­вотных, например при выпасе скота, аммиак выделяется в такой концентрации, что она может оказаться токсичной для многих жи­вых организмов, приводя их к гибели. При вдыхании аммиака, а также при питье воды, содержащей его, он быстро усваивается орга­низмом. Попадая в кровь, он создает там ще­лочную среду и растворяет белки, нанося ор­ганизму непоправимый вред. Нитрифици­рующие бактерии, находящиеся в воде в те­чение длительного времени, могут переводить аммиак в нитраты и далее в нитриты, исполь­зуемые водными растениями для питания, но для такого окисления в воде должно быть достаточно растворенного кислорода.

Нефть и нефтепродукты
В настоящее время самые распространен­ные загрязнители гидросферы - нефть и нефтепродукты. В Мировой океан и поверхностные воды суши ежегодно привносится более 15 млн. тонн нефти и нефтепродуктов, а 1 т нефти может покрыть тонкой пленкой акваторию средней площадью 12 км2. Нефть поступает в природную среду различными путями: при бурении нефтескважин, авари­ях танкеров и на нефтепроводах, промывке танкеров и автоцистерн и т. д. Несмотря на большую вязкость, нефть, разлившаяся по земле, проникает в грунтовые воды и пере­мещается на большие расстояния. Вода ста­новится непригодной для использования при попадании 1 л нефти в 1 млн. л воды; 1 мл нефти в 1 л воды вызывает гибель икры и мальков многих рыб.
Гидрофобная нефтяная пленка на откры­тых водных поверхностях препятствует га­зообмену между атмосферой и водоемом, и живые организмы, находящиеся под этой пленкой, постепенно задыхаются. Главная угроза нефтяного загрязнения - гибель фитопланктона - первого звена пищевой цепи водных организмов, основного «про­изводителя» атмосферного кислорода. Гибель планктона по пищевым цепям ведет к гибели рыб, а также питающихся ими птиц и других животных. Растворимые в воде компоненты нефти (ароматические углево­дороды) обладают токсическим действием: смерть взрослых водных организмов может наступить спустя несколько часов после контакта с ними уже при содержании всего 10-4-10-2% (!). Для икринок смертельная доза еще меньше.
Как показывают исследования, само­очищение воды от нефтепродуктов воз­можно за счет деятельности отдельных микроорганизмов. Но на бактериальное окисление нефти требуется огромное коли­чество растворенного в воде кислорода (на бактериальное окисление 1 л нефти требу­ется такое количество кислорода, которое содержится в 400 000 л воды), что угнетает деятельность высшей аэробной водной биоты. Существующие в настоящее время технические методы ликвидации нефтяно­го загрязнения поверхности воды пока еще дороги, малоэффективны и не очень эко­логичны.
Фенолы Фенолы нашли широкое применение как средства дезинфекции, их используют в про­изводстве клеев и пластмасс. Кроме того, они образуются при сгорании и коксовании де­рева и угля, входят в состав выхлопных га­зов бензиновых и дизельных двигателей.
Большое количество фенола дает гнию­щая в воде древесина. Острейшая экологи­ческая проблема, существующая в нашей стране уже десятки лет, - затопление лесов сибирскими водохранилищами при строи­тельстве гигантских гидроэлектростанций: Усть-Илимской, Братской, Красноярской и др. Лес на затопляемых территориях не вырубали, в результате при строительстве, например, Усть-Илимской ГЭС под воду ушло 20 млн. м3 древесины, а при строитель­стве Братской ГЭС - 40 млн. км3. Содержа­ние фенола в этих водохранилищах состав­ляет десятки ПДК (фенол - сильный яд, поэтому его ПДК измеряется в микрограм­мах и равна 1 мкг/л), что привело к изме­нению видового и количественного соста­ва рыб.
Скорость распада фенолов в воде зави­сит от их химического строения и от окру­жающих условий. Особую роль при этом иг­рают ультрафиолетовое излучение, микро­организмы и концентрация кислорода в воде (в аэробных условиях распад идет зна­чительно быстрее, чем в анаэробных).
Очень опасны для всех живых организ­мов и прежде всего для человека галогено-производные соединения фенольного харак­тера. Эти соединения поступают в сточные воды предприятий оборонной, химической и целлюлозно-бумажной промышленности. Как показали исследования, возможна транс­формация исходных фенольных соединений в хлорпроизводные, происходящая на ста­дии обеззараживания питьевой воды. Так, 2,4,6-трихлорфенол
в больших дозах (ПДК этого вещества, уста­новленная по органолептическому признаку, достаточно жесткая и составляет 0,1мкг/л) повышает температуру человека, вызывает судороги и способен индуцировать лейкемию. По рекомендации Всемирной организа­ции здравоохранения (ВОЗ) страны ЕС и США включили хлорфенолы в число приоритет­ных загрязнителей питьевой воды. Это связа­но не только с их токсичностью, но и с полу­ченными исследованиями ВОЗ данными об­разования в водопроводной сети диокси­нов (!) при наличии в ней молекул хлорфенолов. ПДК диоксинов измеряется не милли­граммами, как для большинства загрязните­лей, не микрограммами, как для фенолов и их производных, а пикограммами (1пг = 10~12 г). В Российской Федерации контроль за содер­жанием в воде хлорфенолов не ведется.

4. Методы очистки сточных вод
Во всех случаях сточные воды представ­ляют собой сложные гетерогенные системы загрязняющих веществ, которые могут нахо­диться в растворенном, коллоидном или не­растворенном состоянии, причем всегда присутствуют как органические, так и неор­ганические компоненты загрязнений, отли­чающиеся процентным содержанием.
Лучший вариант поддержания вод в чис­том состоянии - предотвращение их загряз­нения, но поскольку это не всегда возмож­но, то главная задача современного водо­пользования состоит 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.
Существуют различные методы очистки сточных вод: механические, химические, фи­зико-химические, биологические. Обычно на хозяйственных объектах комби­нируют различные методы очистки.

К сооружениям для механической очист­ки относятся:
решетки и сита (для задержания круп­ных примесей);песколовки (для улавливания мине­ральных примесей, песка);фильтры (для мелких нерастворенных примесей);жироловки, маслоуловители, нефтеловушки (для отделения масел, жиров, смол, нефтепродуктов, плавающих на поверхности сточных вод). Метантенк - это герметически закры­тый резервуар, в котором анаэробные бакте­рии в термофильных условиях (t ~ 30-40 °С) сбраживают сырой осадок из отстойников. В процессе брожения выделяются метан, во­дород, углекислый газ, аммиак и другие газы, которые затем используют для разных целей.
Осадки сточных вод, выгружаемые из метантенков, имеют влажность 97 % и неудобны для утилизации. Для уменьшения их объема применяют обезвоживание на центрифугах или на иловых площадках (проходя через активный ил, осадки очищаются дополни­тельно). В результате обезвоживания осадка его объем уменьшается в 7-15 раз (минималь­ная влажность 50 %). Эти осадки можно ис­пользовать в качестве удобрений или, после брикетирования, в качестве топлива. Миро­вой опыт показывает, что 25 % образующих­ся на очистных сооружениях осадков исполь­зуют в сельском хозяйстве, 50 % - размеща­ют на свалках (полигонах), 25 % - сжигают. В связи с ужесточением экологических требо­ваний к качеству окружающей среды все боль­шее предпочтение отдается сжиганию на спе­циализированных заводах при специфиче­ских условиях, обеспечивающих защиту атмо­сферы от загрязнения.
В некоторых случаях на предприятиях ограничиваются механической очисткой, на­пример если небольшой объем сточных вод сбрасывают в очень мощный по объему во­доем или если воду после механической очи­стки повторно используют на предприятии. При механической очистке удается задержать до 69 % нерастворенных примесей. Но обыч­но механическая очистка - это предварительный этап с целью подготовки к следующим, более глубоким методам очистки.
Для освобождения промышленных и коммунальных стоков от тонкодиспергиро­ванных взвесей, не улавливаемых фильтра­цией, растворимых газов, неорганических и органических соединений используют физико-химические методы очистки, позво­ляющие удалять из сточных вод токсичные, биохимически неокисляемые органические соединения и достигать более глубокой сте­пени очистки.
Физико-химические методы позволяют не только автоматизировать процесс очистки, но и рекуперировать загрязняющие вещества.
К физико-химическим методам относятся:
коагуляция;флотация;адсорбция;ионообменная очистка (для извлечения ценных примесей, таких, как медь, цинк, хром, никель и др., а также радиоактивных веществ);
экстракция (экстрагенты растворяют извлекаемое вещество в большей степени, чем вода, при этом сами имеют низкую растворимость в сточной воде); эвапорация - выпаривание (отгонка водяным паром летучих примесей, таких как сероводород, аммиак, диоксид углерод и др.);
дезодорация (устранение неприятного запаха, в том числе путем аэрации - продувки воздуха через сточную воду) и др.
Коагулянты способствуют укрупнению частиц, которые затем оседают на дно. Чаш всего в качестве коагулянтов использую соли алюминия А12(S04)з, железа FeCl3 , Fе2(S04)з, известь СаС03.
Флотация - это способ отделения твердых частиц или капель жидкости от сточной воды, основанный на различной смачиваемости (вредные примеси собираются в пенном слое и удаляются). В резервуар с очищаемой водой подается воздух, пузырьки которого адсорбируются на поверхностях извлекаемого (гидрофобного) вещества и выносят его на поверхность воды. Для усиления флотационного эффекта в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые снижают поверхностное натяжение, ослабляя связь воды с флотируемым веществом, а также вспениватели, кото­рые увеличивают дисперсность пузырьков воздуха и их устойчивость.
Флотационные установки применяют для очистки сточных вод нефтеперерабатываю­щих, целлюлозно-бумажных, кожевенных, многих химических производств и обеспе­чивают степень очистки до 95 %.
Адсорбцию (поглощение) используют для очистки сточных вод от растворимых органи­ческих соединений - фенолов, пестицидов, красителей и т. п. Очищаемую воду пропуска­ют через фильтр, загруженный сорбентом, в качестве которого применяют торф, опилки, золу, шлаки и другие малоценные вещества, которые обычно сжигают после одноразово­го использования. Самый эффективный и дорогой сорбент - активированный уголь.
Во многих случаях физико-химическая очистка обеспечивает такое глубокое удале­ние загрязнений, что последующая биологи­ческая очистка не требуется.
Основные способы химической очист­ки - нейтрализация и окисление.
Нейтрализацию проводят для приведе­ния кислых стоков к значениям рН, близким к нейтральным, например пропуская воду через слои известняка (мела) или доломита (СаС03 MgC03):
2HN03 + СаС03 = Ca(N03)2 + Н20 + С02 или
2H2S04 + CaMg(C03)2 =
= CaS04 + MgS04 + 2H20 + 2C02.
Нейтрализация стоков и непосредствен­но водоемов, снижая их кислотность, созда­ет более благоприятные условия для водной биоты, поскольку самый богатый и разнооб­разный по видам животный мир присущ водам, значения рН которых относятся к нейтральной или слабощелочной области.
Окисление применяют для обезврежива­ния сточных вод, содержащих токсичные примеси, патогенные для человека микроор­ганизмы. В качестве окислителей чаще все­го используют хлор и хлорсодержащие со­единения, способные выделять активный хлор. При введении хлора в воду образуют­ся соляная и хлорноватистая кислоты:
С12 + Н20 = НС1 + НС1О.
Комплекс соединений С12 + НС1О + С1О- называют активным хлором. Его источни­ком может быть также хлорная известь Са(С10)2.
Озонирование (продувка через воду озоно-воздушной или озоно-кислородной сме­си, в которой содержание озона 03 обычно порядка 3 %) не только очищает сточные воды от фенолов, нефтепродуктов, канцеро­генных ароматических углеводородов и мно­гих других токсичных примесей, но и про­изводит гигиеническую очистку воды - уст­раняет запахи и привкусы, уничтожает пато­генные для организма человека микроорга­низмы и вирусы.
Биологическая очистка осуществляется биоценозом - сообществом микроорганиз­мов, бактерий, простейших, червей, водо­рослей. Эти организмы используют для сво­ей жизнедеятельности и развития те орга­нические соединения, которые не были уда­лены из очищаемой воды на предыдущих стадиях ее обработки. Биологическая очи­стка проводится как в искусственных усло­виях - в биологических фильтрах и аэротенках, так и в естественных условиях - на полях фильтрации, полях орошения, биоло­гических прудах.
Биофильтры представляют собой резер­вуары, заполненные крупнозернистым мате­риалом - гравием или керамзитом, сквозь который фильтруются сточные воды, остав­ляя на поверхности зерен биопленку, в ко­торой развиваются аэробные микроорганиз­мы, активно минерализирующие органиче­ские загрязнения. Аэротенки представляют собой резервуары, в которых движется смесь активного ила и сточной воды, постоянно перемешиваемая при помощи сжатого воз­духа. Воздух обеспечивает кислородом мик­роорганизмы активного ила, поддерживая его во взвешенном состоянии. Хлопья актив­ного ила представляют собой биоценоз аэробных микроорганизмов, которые сорби­руют на своей поверхности и окисляют ор­ганические примеси сточных вод.
При любых способах очистки сточных вод заключительным этапом их обработки всегда бывает обеззараживание - дезинфек­ция воды хлорированием.
Перспективна биологическая очистка сточных вод в естественных условиях - на полях фильтрации и земледельческих полях орошения. В этих случаях для освобождения сточных вод от загрязняющих веществ ис­пользуют очищающую способность почвы. Фильтруясь сквозь слой почвы, вода остав­ляет в ней взвешенные, коллоидные и рас­творенные примеси, а микроорганизмы поч­вы окисляют органические загрязняющие вещества, превращают их в простейшие ми­неральные соединения.

Заключение Очистка сточных вод - составная часть общей стратегии охраны водных ресурсов, обеспечения экологической безопасности биосферы и, в частности, человека.
При решении проблемы загрязнения во­доемов сточными водами и их очистки боль­шое значение приобретает повторное (мно­гократное) использование воды, в том чис­ле использование очищенных сточных вод в качестве источника технического водо­снабжения предприятий, для орошения в сельском хозяйстве. Возможность использо­вания очищенных сточных вод для ороше­ния в сельском хозяйстве определяется сте­пенью их очистки и соответствующими са­нитарными нормами.
Теоретически все виды сточных вод, воз­никающих в производстве, могут быть очи­щены до любого заданного состояния и кон­диционированы до нужного состава, но это требует колоссального расходования энергии, получению которой, в свою очередь, на нынешнем уровне состояния энергетики сопутствует загрязнение окружающей воздушной и водной среды.
Если прибавить к этому расходы на капитальное строительство, оборудование и аппараты для очистки, то станет ясно, что наиболее рациональное решение проблемы охраны водоемов от загрязнения сточным водами промышленных предприятий - создание замкнутых систем водоснабжения и водоотведения, т. е. использование очищенных сточных вод в системах оборотное водоснабжения. Расчеты показывают, что при этом на обеспечение экологичности производства потребуется минимум затрат поскольку биологически очищенные сточные воды в оборотных системах водоснабжения позволяют частично или полностью отказаться от свежей воды, что весьма актуально в свете глобальной экологической проблемы современности - дефицита чистой пресной воды на планете.
Оборотное водоснабжение позволит сохранить незатронутыми техногенным воздействием пресные воды и наслаждаться природной, действительно чистой водой, о которой так замечательно сказал великий французский философ и писатель Антуан де Сент-Экзюпери: «Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты - сама жизнь... ты самое большей богатство на свете».

Литература

1. Влияние тяжелых металлов на процессы биохимического окисления органических веществ: Л. О. Никифорова, Л. М. Белопольский - Москва, Бином. Лаборатория знаний, 2009 г.- 80 с.
2. Водоотведение: Ю. В. Воронов, Е. В. Алексеев, В. П. Саломеев, Е. А. Пугачев - Санкт-Петербург, Инфра-М, 2010 г.- 416 с.
3. На перекрестках ЭКОЛОГИИ: Плотников В. В, Москва "Мысль" 1985г.
4. Растения и чистота природной среды: Артамонов В. И., Москва "Наука", 1986г
5. Титриметрические методы анализа. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Аналитическая химия» для студентов 2 курса химического факультета/ Сост. Шрайбман Г.Н., Серебренникова Н.В.-Кемерово:КемГУ,2003.44с.

Сточные воды - это пресные воды, изменившие после использования в бытовой и производственной деятельности человека свои физико-химические свойства. К сточным водам относятся так же воды атмосферных осадков, воду от поливки улиц, мытья машин и автотранспорта. Загрязнения, содержащиеся в сточных водах, различны по своему химическому составу и физическому состоянию.

Классификация загрязнений сточных вод

По своему составу загрязнения сточных вод подразделяются на: органические, минеральные и биологические. Органические загрязнения - это примеси животного и растительного происхождения. Минеральные загрязнения - это кварцевый песок, глина, щелочи, минеральные кислоты и их соли, минеральные масла. Биологические загрязнения - это различные микроорганизмы: дрожжевые и плесневелые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе болезнетворные - возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии и др. Все примеси независимо от их происхождения подразделяются на 4 группы в зависимости от размеров частиц:

К первой группе относят нерастворимые в воде грубодисперсные примеси. Это могут быть примеси органической или неорганической природы. К этой группе относят микроорганизмы (простейшие, водоросли, грибы), бактерии и яйца гельмитов. При определенных условиях эти примеси могут выпадать в осадок или всплывать. Значительная часть этих примесей может быть выделена в результате осаждения.

Вторую группу примесей составляют вещества коллоидной степени дисперсии с размером частиц менее 10 -6 см. Гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси образуют с водой системы с особыми молекулярно-кинетическими свойствами. К этой группе относят высокомолекулярные соединения. В зависимости от физических условий, примеси этой группы способны изменять свое агрегатное состояние. Малый размер частиц затрудняет их осаждение. При разрушении устойчивости примеси выпадают в осадок.

К третьей группе относят примеси с размером частиц менее 10 -7 см. Они имеют молекулярную степень дисперсии. При их взаимодействии с водой образуются растворы. Для очистки сточных вод данной группы применяют биологические и физико-химические методы.

Примеси четвертой группы имеют размер частиц менее 10 -8 см. Они имеют ионную степень дисперсии. Это растворы кислот, солей и оснований. Некоторые из них удаляются из воды при биологической очистке. Для снижения концентрации солей используются также физико-химические методы очистки: ионный обмен, электродиализ и т.д.