Современный мир уже начал ощущать нарастающий дефицит природных ресурсов. В настоящее время за право обладания энергетическими ресурсами (газ, нефть и др.) разгораются торговые войны и даже вооруженные конфликты.
Однако, вскоре более значимым дефицитом станет чистая пресная вода. Уже сейчас более 2 млрд людей на нашей планете испытывают проблемы с обеспечением чистой водой. По заключению Всемирной организации здравоохранения около 80% всех болезней связано с потреблением загрязненной воды.
Для эффективной очистки воды необходимо хорошо знать загрязняющие ее вещества и использовать технологии, позволяющие эффективно ее очистить до требований государственных нормативов, которые предъявляются к питьевому водоснабжению. Этим вопросам посвящена настоящая статья.
Содержание
Источники загрязняющих веществ
Сточные воды образуются в результате производственной, сельскохозяйственной и хозяйственно-бытовой деятельности человека. В зависимости от этих видов человеческой деятельности они имеют характерные загрязнения.
Производственные стоки
Они составляют около 12% от всех сточных вод, но являются наиболее загрязненными. Они содержат высокие концентрации неорганических и органических веществ, включая такие высокотоксичные соединения, как соли ртути, свинца, меди, никеля и других металлов. Часто они имеют кислотную или щелочную реакцию.
Такие сточные воды должны надежно очищаться на очистных сооружениях производственных предприятий, так как сброс недостаточно очищенных производственных стоков может привести к гибели водных обитателей, нарушению способности природных водоемов к самоочищению и даже к массовым заболеваниям людей.
Сельскохозяйственные стоки
Это наиболее многочисленный вид сточных вод, составляющий до 72% от общего объема. Они имеют значительно меньший уровень загрязнений по сравнению с производственными сточными водами.
Основными загрязняющими веществами в них выступают взвешенные минеральные вещества (грунт, песок, глина), агрохимикаты (удобрения и пестициды) с полей, навоз и помет от крупных сельскохозяйственных комплексов. Эти сточные воды имеют высокий уровень биологических и бактериальных загрязнений. Они также требуют надежной очистки.
Хозяйственно-бытовые стоки
Доля бытовых стоков составляет около 16% от общего объема сточных вод. Они содержат большое количество органических загрязняющих веществ. Среди специфических загрязнителей нужно отметить повышенное содержание фосфатов (моющие и чистящие средства, стиральные порошки и др.) и микропластика (мелкодисперсных частиц полимеров с размерами менее 50 мкм, образующихся при стирке одежды из синтетических тканей).
В городских условиях стоки хозяйственно-бытовой канализации смешиваются со стоками промышленной канализации. Это приводит к загрязнению таких стоков тяжелыми металлами и другими опасными загрязнителями из производственной канализации (из-за отсутствия очистных сооружений производственных стоков или их плохой работы, что характерно для многих регионов нашей страны).
Опасность загрязняющих веществ
Загрязняющие вещества могут представлять как химическую (токсичность), так и биологическую и бактериологическую (эпидемиологическую) опасность. Токсичные химические вещества, особенно растворимые соли тяжелых металлов способны поражать все жизненно важные системы живых организмов.
Не менее опасно и бактериологическое загрязнение воды. Оно способно вызывать инфекционные заболевания (холера, гепатит, дизентерия и др.). Употребление неочищенной воды, содержащей опасные микроорганизмы может стать причиной региональных эпидемий.
Классы опасности загрязняющих веществ
Для определения классов опасности загрязняющих веществ в воде применяется санитарная классификация (по отношению к здоровью человека) согласно СП 2.1.7.1386-2003. Согласно данной классификации все загрязняющие вещества подразделяются на 4 класса:
- 1 класс-чрезвычайно опасные (соединения ртути, свинца, мышьяка, фтора и др.);
- 2 класс-высоко опасные (органические и неорганические кислоты, соли меди, цинка, сурьмы, ароматические углеводороды и др.);
- 3 класс-умеренно опасные (нефть и нефтепродукты, соли бария, лития, марганца, лакокрасочные материалы и др.);
- 4 класс-малоопасные ( соли кальция, магния, железа, керосин, сульфаты и др.).
Наибольшую угрозу представляет попадание в природные водные источники загрязняющих веществ 1 класса опасности. Они способны уничтожить все живые организмы в воде, а также вызвать серьезные отравления и заболевания людей.
Технологии очистки сточных вод в зависимости от характера загрязняющих веществ
Для уменьшения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах до допустимых значений, безопасных для водных обитателей и здоровья людей, они подвергаются различным способам очистки. По природе воздействия все методы очистки подразделяются на:
- механические;
- физические;
- химические;
- физико-химические;
- биологические;
- комбинированные.
Механические и физические методы применяются как предварительные способы очистки стоков, позволяющие повысить эффективность других методов очистки. Механические способы обеспечивают удаление взвешенных веществ и несмешивающихся с водой жидкостей.
Физические методы за счет использования дополнительной энергии позволяют удалить очень мелкие взвешенные вещества и даже коллоидные частицы (центрифугирование, ионный обмен и др.).
О параметрах загрязнения сточных вод и выбора методов их очистки можно познакомиться на следующем видео:
Химические методы используются для очистки производственных стоков, содержащих большое количество токсичных неорганических веществ. С помощью добавления специальных химических реагентов они осаждаются в виде нерастворимых малотоксичных соединений. Эффективность осаждения таких соединений повышают за счет применения коагулянтов и флокулянтов.
Объединение обработки химическими реагентами с физическими воздействиями (флотация, обратный осмос, электрофлотация и др.) значительно увеличивают эффективность очистки производственных сточных вод.
Именно электрофлотация явилась основой созданной в ООО Фирма «ЭКОТРАК» технологии очистки сильнозагрязненных стоков, включая фильтрат полигонов ТКО. В этой компании я работал долгое время, поэтому хорошо знаком с данной технологией.
Кроме всех видов инфильтрационных вод полигонов технология позволяет проводить эффективную очистку и других видов сточных вод:
- промывных вод гальванических и травильных производств;
- стоков пищевых производств, не имеющих собственных очистных сооружений;
- стоков от промывки оборудования с использованием дезинфицирующих средств;
- нефтесодержащих сточных вод.
В ООО Фирма «ЭКОТРАК» создано действующее производство с производительностью до 1000 куб. м/сутки по приему и очистке фильтрата полигонов и других сильнозагрязненных сточных вод. Их очистка включает в себя механическое отстаивание для удаления взвешенных частиц, обработку гипохлоритом натрия для ликвидации бактериологического загрязнения и окисления органических веществ.
Основная часть загрязняющих веществ удаляется в электрофлотаторе. В нем минеральные загрязняющие вещества осаждаются в виде нерастворимых соединений, а органические-разрушаются под действием электрических разрядов. Подача воздуха позволяет удалить все загрязняющие вещества в виде флотационной пены.
После ее отделения от воды в шнековом сгустителе, обезвоженный осадок смешивается с легкогорючими сорбирующими материалами (опилки, измельченные бумага и картон и др.) и сжигается в установке Гейзер ИУ-500, снабженной системой очистки выбросов. Образующаяся зола используется для получения вторичной продукции:
- грунта для рекультивации нарушенных земель;
- тротуарных и бордюрных плит.
На продукцию разработаны и зарегистрированы технические условия и проведена добровольная сертификация. Таким образом, технология является полностью безотходной, соответствующей принципам экономики замкнутого цикла.
Технология имеет положительное заключение государственной экологической экспертизы, что позволяет ее тиражировать в любые регионы нашей страны с гарантией получения санитарно-эпидемиологического заключения и лицензии на обращение с опасными отходами.
Для сточных вод предприятий пищевой промышленности и хозяйственно-бытовых стоков целесообразно применение биологических методов очистки с использованием специальных сообществ микроорганизмов, разрушающих органические загрязняющие соединения до простых веществ. Вода при этом очищается до требований государственных нормативов для сброса в водные объекты.
Образующиеся осадки после обеззараживания можно применять в качестве эффективных органических удобрений. Сложнее обстоит дело с очисткой городских сточных вод, содержащих как коммунальные, так и производственные стоки.
Они также подвергаются биологической очистке. Однако, из-за недостаточной степени очистки производственных стоков в большинстве регионов нашей страны, образующиеся осадки содержат высокие концентрации тяжелых металлов, превышающие их предельно допустимые концентрации в почве. Такие осадки нельзя использовать в качестве удобрений.
Для эффективной очистки городских стоков применяются мембранные биореакторы совместно с использованием сорбентов (активированные угли, цеолиты и др.) для эффективного удаления тяжелых металлов, пестицидов, нефтепродуктов и других загрязняющих веществ. Это обеспечивает высокое качество очистки.
