Очистка сточных вод на примере очистных сооружений и методы ее улучшения

Вода нужна для жизни всех живых организмов. Неудивительно, что когда идет речь о существовании жизни на той или иной планете, то там всегда ищут воду, ведь все мы знаем, что даже на Земле существуют организмы, способные к бескислородному дыханию, но без воды невозможна жизнь, потому что она – универсальный растворитель для органических веществ.

Для обмена веществ живым организмам необходима именно пресная вода, запасы которой на нашей планете ограниченны. Человечество потребляет слишком много волы, мы не привыкли ее беречь, потому что кажется, будто она не закончится никогда. Однако это не верное представление. Подсчитано, что в среднем на одного человека приходится 240 литров воды в сутки. Это невероятно много. Вода расходуется просто вероломно, хищнически, сюда можно отнести все подтекающие краны, всю «просто так» включенную воду, когда мы включаем кран и идем болтать по телефону, а вода (причем чистая) уходит в канализацию, становится использованной водой.

Во всем мире стоит вопрос о восполнении запасов пресной воды. Для этого использованную воду очищают и сбрасывают в природные источники.

От качества очистки воды зависит состояние окружающей среды. Нередко случается так, что вода практически не очищается, качество воды, прошедшей через очистные сооружения не внушает доверия. По данным ЮНЕСКО прошедшая через очистные сооружения вода нуждается в десятикратном разбавлении для выброса ее в окружающую среду без ущерба для последней. Следовательно, проблемы использования пресной воды и ее последующая очистка являются одними из наиболее актуальных на сегодняшний день.

Проблема чистой воды является общенациональной и затрагивает интересы всех отраслей промышленности и всего населения страны. Большое значение приобретают рациональное использование поверхностных и подземных ресурсов и борьба с загрязнениями природной среды. Расходы на очистку должны рассматриваться не только с точки зрения экономики (затраты средств), но и привлечения дополнительных ресурсов для осуществления мероприятий по снижению загрязнений. Состояние научных и технологических разработок в области очистки сточных вод позволяет достигнуть любой желаемой или необходимой степени очистки.

Актуальность данной проблемы объясняется еще и тем, что проекты улучшения качества очищенной воды уже существуют, но из за дороговизны или по каким либо другим причинам не всегда своевременно внедряются, хотя необходимость в этом есть.

Целью данной работы является изучение существующих методов очистки сточных вод на примере канализационных очистных сооружений г. Дальнереченска и п. ЛДК, изучение экологических проблем, возникающих в связи со сбросом в окружающую среду очищенной воды, а так же поиск выхода из создавшейся ситуации нехватки пресных вод.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• изучена соответствующая литература по коммунальному хозяйству и коммунальной гигиене;

• изучен процесс очистки сточных вод;

• изучены методы производственного контроля очистки сточных вод;

• рассмотрен передовой опыт других стран и различных регионов нашей страны по очистке сточных вод и сокращению потребления пресной воды, а так же улучшению качества очистки сточных вод;

• разработаны предложения по улучшению качества очистки сточных вод и снижению потребления пресной воды, приемлемые для нашего города.

В настоящее время необходимо рационально использовать те природные ресурсы, которые 10 – 20 лет назад считались неисчерпаемыми, это воздух, вода, почва. Увы в наше время они считаются исчерпаемыми и очень скоро могут закончиться, если не задуматься об их сохранении.

Основой для написания данной статьи послужила книга Н. Ф. Измерова Н. Ф. «Коммунальная гигиена», где подробно и доходчиво описаны методы очистки сточных вод. Несмотря на то, что книга написана довольно давно, она до сих пор является одним из основных, доступных для не подготовленного читателя (не получившего специального образования) источником изучения данного вида очистки воды. В книге затрагиваются так же вопросы охраны окружающей среды от химического и биологического загрязнения.

В качестве дополнительной литературы использовались статьи различных авторов, взятые из журналов «Водоснабжение и санитарная техника», «Коммунальное хозяйство». Биологический способ очистки воды был изобретен в последней четверти прошлого столетия и до настоящего времени более эффективного способа очистки воды не создано, но и существующий метод постоянно совершенствуется и дополняется новыми приспособлениями, что можно узнать из специальной периодической печати для коммунальщиков. Нельзя сказать, что библиотеки нашего города содержат много книг об очистке сточных вод, поэтому информация о состоянии очистки использованной воды в начале уже нынешнего была взята в основном из специальных журналов: «Водоснабжение и санитарная техника», «Технологии и перспективы», «Коммунальная гигиена».

Выводы о качестве очистки воды на дальнереченских очистных сооружениях были сделаны на основании «Сборника Государственных стандартов качества очистки сточных вод» за 2003 год, который действителен в настоящее время.

Информация о производственном контроле качества очистки воды была взята из специальных методических разработок и руководящих документов. Данная специальная литература была предоставлена работниками водоканала г. Дальнереченска.

Материалы и методы

Материалом для изучения послужила работа канализационных очистных сооружений (в дальнейшем КОС) города Дальнереченска и поселка ЛДК.

Был изучен процесс очистки сточных вод путем изучения всех этапов очистки сточных вод. Был изучен качественный и видовой состав активного ила. После каждого этапа очистки анализировался качественный состав воды с помощью химического анализа сточных вод .

Был осуществлен производственный контроль очистки сточных вод путем химического и органолептического анализа очищенной воды. Химические показатели очищенной и природной воды сравнивались между собой. Для этого отбор проб воды осуществлялся на 200 м выше стоков с очистных сооружений, куда не попадает очищенная на КОС вода, и на 200 м ниже стоков, где очищенная на КОС вода смешивается с природной водой.

После сравнения полученных в результате химических анализов результатов были сделаны выводы о мере загрязнения окружающей среды сточными водами.

Далее был изучен опыт зарубежных и отечественных станций очистки воды, а так же рассмотрено возможное применение этого опыта в нашем городе. В заключение были сформированы предложения по сокращению расхода пресной воды и улучшению ее очистки.

Все выводы и предложения по улучшению качества очистки сточных вод предварительно обсуждались со специалистами.

Результаты и обсуждение

В результате изучения способа очистки сточных вод было выяснено, что в нашем городе осуществляется биологический способ очистки воды. Его сущность состоит в том, что вода, поступая в резервуары от жилого комплекса и промышленных предприятий, предварительно отстаивается в специальных огромных отстойниках, где осаждаются крупные взвешенные вещества. Затем, вода поступает в аэротенки.

Очистка сточных вод с помощью активного ила

Аэротенки представляют собой длинные железобетонные резервуары глубиной до 5 м и шириной вдвое превышающей глубину. Через такой резервуар медленно протекает предварительно отстоенная сточная жидкость в смеси с так называемым активным илом. Активный ил – это хлопья ила обильно заселенного микроорганизмами – минерализаторами, которые адсорбируют на своей поверхности и окисляют в присутствии кислорода воздуха органические вещества, содержащиеся в сточной жидкости. Сточная жидкость одновременно с активным илом аэрируется (насыщается кислородом) путем нагнетания воздуха с помощью воздуходувок.

Воздух распределяется в аэротенке по дырчатым трубам. В аэротенке процесс очистки воды протекает в две фазы. Первая фаза (30 – 60 минут) состоит в адсорбции коллоидной части органического загрязнения и частично в свертывании белка, вторая – в последовательном окислении растворенных и адсорбированных частиц.

При работе аэротенка на полную очистку время пребывания в нем сточной жидкости удлиняется до нескольких часов. После аэрации в аэротенке сточная жидкость направляется во вторичный отстойник для удаления активного ила.

Ил, задержанный во вторичном отстойнике, снова подается в аэротенк. Периодически ил подвергают регенерации (восстановлению) путем продувки его воздухом.

После вторичного отстойника вода поступает в реку, то есть, в окружающую среду.

Не смотря на то, что биологический метод очистки сточных вод является на сегодняшний день самым эффективным, но в условиях нашего города и нашего времени он не способен достаточно эффективно работать по ряду объективных и субъективных причин:

• в разные периоды года активный ил имеет разную активность, это связано с перепадом температур: его активность оптимальна в пределах + 16 - + 18°С, при повышении температуры она снижается;

• наименее активен ил зимой, и, что самое неприятное, в середине лета, когда в нашем городе вода особенно грязная из за наводнений, и загрязнение воды усугубляется ее не полной очисткой;

• активный ил нуждается в постоянной подаче воздуха, который нагнетается электрическими машинами, поэтому в те годы, когда надолго и повсеместно выключали свет активный ил наших очистных сооружений сильно пострадал, полезные микроорганизмы отчасти погибли, заменились сопутствующими видами, поэтому активный ил очистных сооружений нуждается в восстановлении.

Производственный контроль качества очищенной воды

Осуществляя текущий производственный контроль за качеством очистки сточных вод в первую очередь делают анализ на БПК (биологическое потребление кислорода активным илом), по которому судят о состоянии активного ила.

Далее, при лабораторном контроле очистки сточных вод проводят ее анализ на содержание в ней азотистых веществ. Чем полнее происходит в сооружении очистка воды, тем больше накапливается в ней окисленных форм азота (нитратов). Качество очищенной воды в производственных лабораториях канализационных очистных сооружений оценивается по 16-ти показателям. Наглядное представление о работе биологических сооружений дает внешний вид и прозрачность сточной жидкости. Сточная жидкость, вытекающая из хорошо работающего биологического сооружения, прозрачная (более 30 см), лишена мути, количество содержащихся в ней взвешенных веществ не превышает 20 мг/л.

После искусственной биологической очистки число содержащихся в сточных водах бактерий значительно уменьшаются. Но полного уничтожения бактерий не происходит. Полного уничтожения бактерий можно добиться только при помощи обеззараживания сточных вод при помощи введения хлора. Для осветленной сточной воды рекомендуемая доза хлора 30 г/м³, при контакте с хлором не менее 30 минут.

Из Приложения 3 можно сделать вывод, что качество очистки воды на очистных сооружениях города Дальнереченска несколько выше, чем на очистных сооружениях поселка ЛДК. Так получилось потому, что произошло уничтожение части активного ила в период, когда часто и надолго отключали электричество. Технология очистки на очистных сооружениях города и поселка несколько отличается и регенрационыые способности активного ила при той технологии, которая используется в городе выше, чем при технологии на очистных сооружениях поселка ЛДК.

Производственный контроль качества очистки сточной воды осуществляется ежедневно, качественные показатели очистки воды

контролируются так же природоохранными органами, потому что очищенная на очистных сооружениях вода поступает в окружающую среду, то есть сбрасывается в реку. Существуют определенные, допустимые нормы сброса загрязняющих веществ в окружающую среду. Так, например, предельно допустимый сброс (ПДС) окисленных форм железа – 0,3 мг/л. По всем химическим показателям существуют предельно допустимые нормы сброса загрязняющих веществ в окружающую среду.

За нарушение ПДС предприятие облагается штрафом за нанесение ущерба окружающей среде. Размер штрафа зависит от размера ущерба. Денежные штрафы должны использоваться на устранение загрязнения.

Из изложенного материала можно сделать следующие выводы:

• В результате поступления в водоемы стока поверхностных вод, спуска в них бытовых сточных вод канализированных населенных мест и стоков промышленных предприятий, а так же попадания отходов водного транспорта может происходить их загрязнение.

• В нашем городе наиболее распространенными и значительными источниками загрязнения водоемов являются бытовые сточные воды и лесосплав.

• Канализационные сточные воды, попадая в водоемы, могут вызывать ухудшение органолептических свойств воды (увеличение мутности, появление специфического запаха).

• Сточные воды нуждаются в очистке и производственном контроле очистки сточных вод.

• Очистка сточных канализационных вод в городе Дальнереченске и поселке ЛДК нуждается в повышении ее эффективности, в восстановлении активного ила.

6. Предложения по повышению эффективности очистки сточной воды.

Когда ведутся споры об улучшении какого либо производственного процесса, спорящие иногда увлекаются и забывают о том, что любое изменение производства и технологии производства связано со значительными капиталовложениями, которые зачастую не по силам предприятию. Поэтому предложения по улучшению технологии должны быть связаны с экономическими расчетами, капиталовложения в изменение производственного процесса должны быть приемлемыми для данного предприятия. Капитал такого предприятия водоканал тесно связан с оплатой воды населением и предприятиями города. За воду мы платим гораздо меньше, чем за свет и нефтепродукты, поэтому и капитал предприятия будет скромнее, чем, например, у предприятий, торгующих нефтью.

В условиях данного предприятия можно применить метод разработанный на Клинском мясокомбинате. Сущность метода состоит в том, что для осаждения химических загрязнителей применяется коагулянты (осаждающие вещества). До сих пор коагулянты применялись только для очистки питьевой воды. Опыт работников Клинского мясокомбината показал, что применение коагулянтов, содержащих алюминий, повышает качество очистки сточных вод. Не смотря на разницу в качественном составе стоков, можно было бы попробовать применить данный метод на наших очистных сооружениях. Подобрать количество коагулянта путем пробной коагуляции для данного вида стоков.

Не допускать отключения электричества на очистных сооружениях, так как это приводит к уничтожению активного ила, что снижает качество очищенной воды и сказывается на состоянии окружающей среды и здоровье населения.

Осадок, образующийся на очистных сооружениях должен быть обеззаражен и обезврежен путем щелочного брожения. После обезвреживания он может быть внесен на сельскохозяйственные поля в качестве удобрения. На таких полях можно выращивать различные корнеплоды: свеклу, морковь, репу и т. д.

Для понижения кислотности очищенной воды и нейтрализации в ней сульфатов и нитратов за рубежом применяется подщелачивание очищенной воды. Подщелачивание нейтрализует кислотные осадки, превращая их в растворимые соли, и при разведении их водой они практически не наносят ощутимого вреда окружающей среде. В основания, реагирующего с кислотными осадками можно использовать обыкновенную гашеную известь. Для обеззараживания сточных вод в некоторых странах применяется довольно дорогой метод бактерицидного облучения, когда вода проходит через установку, которая действует по принципу бактерицидной лампы: обеззараживает воду путем облучения ее. Облучение нейтрализуется путем отстаивания в специальных отстойниках.

Таким образом, в условиях нашего города, для улучшения качества очищенной сточной воды можно сделать следующее:

• Не отключать электричество на очистных сооружениях города.

• Попробовать применять коагулянты для ускорения осаждения мелких взвешенных частиц.

• Проводить подщелачивание очищенной воды известью.

• Осадок обезвреживать и предлагать населению в качестве удобрения.

Конечно же, наиболее безвредным считается внедрение цикличных способов производства, когда очищенная вода не сбрасывается в реку, а многократно используется в промышленности (хотя бы для обогрева жилых домов). Но это очень дорогостоящие проекты. Такие проекты воплощены в производстве на некоторых очистных сооружениях в Японии. Остается надеяться, что в нашей стране они все же осуществимы в будущем.

Исследования в области производства качественно очищенной воды ведутся интенсивно во всех направлениях. Человечество ищет способы и пути избежания катастрофы исчезновения пресной воды на нашей планете.

В настоящее время человечество обладает запасом совершенных технологий по очистке сточных вод. Существуют такие технологии очистки, при которых вода идущая с очистных сооружений безвредна для окружающей среды, но внедрение этих технологий связано с определенными трудностями: нехваткой финансов для внедрения передовых технологий, нехваткой специалистов, экологической неграмотностью населения, которое нерационально использует природную воду.

Статистами подсчитано, что потребление пресной воды одним человеком в сутки составляет около 200 литров. Это очень много, слишком много для того, чтобы запасы пресной воды на нашей планете не иссякли.

Кажется, что один человек не может повлиять на экологическую ситуацию в мире. Но так только кажется. Прежде, чем начать менять мир, нужно измениться самому. Давайте каждый из нас, прослушав информацию об экологической ситуации в мире, задумается над вопросом «Чего больше от моего личного существования – вреда или пользы?». Иногда приходится слышать, что Россия слишком богата природными ресурсами, чтобы относиться к ним бережно. В Японии их мало и там их привыкли беречь. Хорошо, наверное жить в Японии, но лучше сделать так, что бы в нашей стране тоже бережно относились к природному богатству. Хочется пожелать будущим молодым специалистам, собравшимся здесь, чтобы работая в разных отраслях производства они помнили о том, что природные ресурсы исчерпаемы абсолютно все, может случиться так, что они закончатся именно в жизни нашего поколения. Этого нельзя допустить. За нами будущее, завтра мы придем на производство, и перед нами стоит задача не только повышения качества продукции, доведения его до мирового уровня, не только повышение эффективности всех его процессов, но и сохранения природной среды, то среды, без которой мы не сможем жить.