Органические примеси сточных вод
Органическое веществобытовых сточных водпредставлено в основном мочевиной, белками, жирами, углеводами и продуктами их разложения, различными органическими кислотами, синтетическими поверхностно активными веществами (СПАВ). Отличительнойособенностью бытовых сточных водявляется относительное постоянство их состава, так как от каждого жителя в систему водоотведения поступает в среднем определенное количество загрязняющих веществ (г/сут.), которое может быть определено по СНиП 2.04.03-85.Производственные сточные водымогут быть загрязнены специфическими органическими веществами, зависящими от вида производства, например нефтью и нефтепродуктами, фенолами, лигнином, различными органическими кислотами, СПАВ. Наибольшее количествоСПАВ находится в сточных водахтекстильной, кожевенной и нефтяной промышленности.
Содержаниев сточных водах органических примесей, которые могут быть окислены микроорганизмами в процессе их метаболизма, определяют как биохимическую окисляемость. При этом часть использованных органических веществ расходуется на энергетические нужды микроорганизмов, а другая часть на синтез клеточного вещества. Частьполлютантов сточных вод, расходуемая на энергетические потребности, окисляется микроорганизмами до конечных продуктов разложения, состав которых зависит от вида окисляемого компонента, окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий среды, в общем виде: С02, Н2О, NН4+(NН3), S042-, (Н2S), НР042-(в скобках указаны соединения, редуцируемые микроорганизмами в анаэробных условиях). Продукты окисления — метаболиты выводятся из клетки во внешнюю среду. Для осуществления метаболизма многие микроорганизмы в качестве акцептора электронов и протонов используют кислород. Количество кислорода, необходимого микроорганизмам на весь цикл реакций получения энергии и синтеза носит название БПК — биологическая потребность в кислороде. БПК определяют аналитически, по разнице концентрации кислорода в исходной, анализируемой пробе воды и после процесса метаболизма микроорганизмов, через 5 или 20 суток (в последнем случае значение БПК называют полным). Определение БПК считают правильным, если к концу инкубации в склянке остается от 3 до 5 мг О2/дм3. Растворимость кислорода в воде при атмосферном давлении определяется температурой, при 200С в дистиллированной воде растворяется 9,17 мг О2/дм3. Следовательно, максимальное значение БПК, определяемое при этой температуре составит 6,17 мгО2/дм3. Если органических веществ ванализируемой пробе сточной водынаходится много, и микроорганизмам требуется большее количество кислорода для окисления органики, прибегают к методу разбавления исходной пробы сточной воды. Суть метода заключается в том, что на одну часть исследуемой сточной воды берут несколько частей разбавляющей воды, смесь до предела насыщают кислородом, разливают в инкубационные склянки и выдерживают в термостате при 20 °С. При расчете БПК степень разведения учитывают и указывают в виде отношения, например запись разбавления 1: 100 означает, что на 1 частьисследуемой сточной водыпошло 99 частей разбавляющей воды. Если определенное значение БПК при разбавлении 60 раз составит 4 мгО2/дм3то, следовательно, БПК исследуемой сточной воды составляет 240 мгО2/дм3.
Минеральные примеси сточных вод и растворённые газы
В сточных водах неорганическую часть загрязненийсоставляют соли, присущие водопроводной воде и образующиеся в процессе обменных реакций в организме человека, в частности фосфаты и аммонийные соли.В производственных сточных водахв высоких концентрациях могут находиться специфические минеральные вещества: олово, медь, свинец, цинк, кадмий, различные кислоты и пр.Минеральные загрязнения сточных вод, в основной состав которых входят взвешенные вещества, представлены песком и глинистыми частицами, попадающими в бытовые воды при мытье овощей и фруктов, уборки помещений и т.д. Характер и количествоминеральных поллютантов производственных сточных водопределяется видом деятельности предприятия. Это могут быть минеральные вещества аналогичные дляхозяйственно-бытовых сточных водили специфические — окалина, цементная пыль и пр.
Наличиерастворенных газов в сточных водахсвидетельствует о биохимических процессах в них. Растворенный кислород свидетельствует о довольно высокой степени очистки, присутствие ионов аммония (или аммиака), соединений серы — о протекающем процессе аммонификации белков, причем в аэробных условиях сера присутствует в виде сульфат-иона, а в анаэробных условиях сера восстанавливается до сероводорода или сульфид-иона, появление метана может быть обусловлено процессом метаногенеза, протекающем в анаэробных условиях.
Биологические примеси сточных вод
Микрофлора бытовых сточных водпредставлена в основном микроорганизмами, выделяемыми из кишечника человека, смываемыми с тела и окружающих предметов. С физиологическими выделениями человека поступает несколько триллионов микробов в сутки. Среди них кишечные палочки, лактобациллы, энтерококки, грибы, простейшие, яйца гельминтов.В производственных сточных водахмогут содержаться специфические биологические загрязнения — дрожжи, грибы, актино-мицеты (фармацевтические, пищевые и др. производства). Инфекционные болезни, вызываемые патогенными бактериями, вирусами, простейшим или паразитарными агентами, попадающими в водоемы вместе с неочищенной илинедостаточно очищенной сточной водой, представляют собой типичный и наиболее распространенный вредный фактор для здоровья, связанный с питьевой водой. Если в населенном пункте есть больные с активно протекающими заболеваниями или носители болезни, то фекальное загрязнение водоисточника приводит к появлению болезнетворных микроорганизмов в воде. Использование такой воды перорально (в качестве питьевой) или контакт с ней при мытье или купании и даже вдыхание водяных паров могут вызвать инфекцию. К болезнетворным микроорганизмам относятся: Salmonella spp., Shigella spp., патогенные Escherishia Coli, Vibrio cholerae, Uersinia enterolitika, Salmonella tichi и др. С целью определения эпидемиологической опасности или безопасности для человекаприродных и очищенных сточных водосуществляют санитарно-бактериологический анализ воды. Многие патогенные микроорганизмы можно определить с помощью соответствующих методов, однако, гораздо проще и эффективнее проводить тестирование на наличие бактерий, которые являются индикаторами присутствия фекального загрязнения или недостаточной очистки иобеззараживания сточных вод. Бактерии-индикаторы должны удовлетворять следующим требованиям: присутствовать в больших количествах в фекалиях людей и теплокровных животных; быстро обнаруживаться с помощью простых методов; не должны развиваться в природной воде; степень очистки и методы удаления индикаторов должны быть аналогичны показателям для патогенов водного происхождения. До недавнего времени санитарно-бактерио-логическая оценка качества воды была основана на определении двух показателей — общего микробного числа (ОМЧ) и числа бактерий группы Со1i. Первый показатель дает представление об общей обсемененности воды аэробными сапрофитами, по второму показателю оценивают возможное присутствие в воде патогенных микроорганизмов. Результаты анализа воды выражают в виде коли индекса — числа бактерий в одном литре воды или коли-титра — наименьшего объема воды (см3), содержащего одну кишечную палочку. Коли-титр = 1000/ коли-ин-декс. На сегодняшний день количество микроорганизмов-индикаторов расширено, к основным организмам-индикаторам относят: Escherishia Coli, термотолерантные и другие колиформ-ные бактерии, фекальные стрептококки, споры сульфатредуци-рующих клостридий и колифаги.
Классы загрязнений сточных вод и методы их обезвреживания
Классы загрязнений сточных вод | Группа показателей (идентификатор) | Основные методы обезвреживания |
Грубодисперсные взвешенные частицы | Взвешенные вещества с размером частиц боле 0.5 мм. | Просеивание. Первичное отстаивание без реагентов. Фильтрация. |
Грубодисперсные эмульгированные частицы | Капельные загрязнения, органические вещества, не смешивающиеся с водой | Гравитационная сепарация. Фильтрация. Флотация. Электрофлотация. |
Микрочастицы | Взвешенные вещества с размером частиц боле 0.01 мм. | Фильтрация. Коагуляция. Флокуляция. Напорная флотация. |
Стабильные эмульсии | Нефтепродукты в количестве более 5 мг/литр, вещества, экстрагируемые серным эфиром. | Объемно-тонкослойная седиментация, напорная флотация, электрофлотация, коалесценция. |
Коллоидные частицы | Размер частиц от 0.1 до 10 микрон | Микрофильтрация, электрофлотация. |
Агрессивность среды | рН, общая щелочность, общая кислотность. | Нейтрализация. |
Масла | Концентрация масел в сточных водах более 10 мг/литр. | Гравитационная сепарация, флотация, электрофлотация. |
Фенолы | Концентрация фенолов в стоках 0.5-5 мг/литр | Биологическая очистка + химическое окисление (озон). Адсорбция на угле. |
Фенолы | Концентрация фенолов в сточных водах 5-500 мг/литр | Биологическая очистка + флотация. Коагуляция + химическое окисление (озон, хлор). |
Высокое содержание органических примесей | БПК/ХПК > 0.5 | Биохимический, химический, сорбционный. |
Ионы тяжелых и цветных металлов | Концентрации Cu2+, Zn2+, Ni2+, Fe (общая), Cd2+ 1-100 мг/литр | Реагентный,электрокоагуляция, гальванокоагуляция, ионный обмен, мембранный электролиз, электрофлотация. |
Цианиды | Концентрация CN- в сточных водах 1-10 мг/литр | Химическое окисление, электролиз, электрофлотация, обратный осмос, ионный обмен, адсорбция. |
Хром (VI) | Концентрация Cr6+ в стоках 1-100 мг/литр | Гальванокоагуляция, электрокоагуляция, электрохимическое восстановление, реагентный метод + электрофлотация. |
Хром (III) | Концентрация Cr3+ в стоках 1-100 мг/литр | Осаждение + фильтрация, осаждение + центрифугирование ,ионный обмен, электрофлотация |
Хлориды | Концентрация хлоридов > 300 мг/литр | Электродиализ, обратный осмос |
Общее солесодержание сточных вод | Концентрация солей 1-1000 мг/литр | Обратный осмос, электродиализ, ионный обмен, дистилляция, выпаривание |