Фото 54. Установки для коагуляции сточных вод
наличие бытовых, в частности, фекальных загрязнений. Физико-химическая очистка стоков содержит и элементы механической очистки. Поступающая на очистные сооружения физико-химической очистки сточная вода вначале, как и в процессе кондиционирования природной воды, подвергается отстаиванию от механических примесей, твёрдых фрагментов различных размеров. Затем отстоявшуюся воду направляют в особые установки - нефтеловушки. Перед поступлением на них вода подвергается уже рассмотренной нами коагуляции, обычно тем же глинозёмом. Значительно улучшает результат очистки стока после коагуляции ещё один процесс, часто проводимый перед коагуляцией либо параллельно с ней – флокуляция. Проводится обработка стока флокулянтом - синтетическим высокомолекулярным реагентом, укрупняющим взвешенные в воде частицы. Загрязнённый нефтепродуктами и некоторыми другими ингредиентами порошок глинозёма оседает на дно нефтеловушек. Периодически этот вязкий осадок сгребается специально смонтированными на дне нефтеловушек скребками, с перемещением осадка на другой участок очистных сооружений – так называемые песковые площадки. После его высушивания - либо с помощью системы дренажных труб, либо с помощью особых установок - центрифуг (вода из осадка отжимается с помощью центробежной силы при его вращении на этой установке), он собирается и грузовым транспортом вывозится на полигон (свалку). Прошедшая коагуляцию вода проходит дальнейшую очистку на флотаторах – установках, на которых в поступающую воду накачивается воздух под давлением. Воздух в виде мелких пузырьков всплывает вверх и связывает их поверхностью некоторые растворённые в воде вещества, которые не были удалены на предыдущих стадиях очистки. Происходит процесс напорной флотации. После этого уже довольно хорошо очищенная вода пропускается через специальные фильтры и, кроме того, может обрабатываться, как и при кондиционировании природной воды, ультрафиолетовыми лампами либо хлором, озоном – с целью обеззараживания. Дальше очищенная и обеззараженная вода выходит с очистных сооружений через канализационный коллектор, направленный к водоёму, и сбрасывается в него (например, в реку). Для очистки хозфекальных и промбытовых стоков одной физико-химической очистки недостаточно. После отстаивания и коагуляции такие стоки подвергаются биологической очистке. Эта очистка проводится в специальных установках – аэротенках и метантенках. В аэротенках сточная вода обрабатывается с помощью активного ила - специально подготовленной и периодически добавляемой в установку смеси аэробных организмов –микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона и некоторых их донных форм - бентоса, способных обезвреживать различные загрязнители посредством биологического аэробного окисления. В аэротенки постоянно подаётся воздух.
|
|
|
|
|
|
Фото 55. Биологическая очистка стоков. Охладительные пруды
В метантенках, напротив, поддерживается анаэробная (бескислородная) среда, и там «работают» анаэробные формы микроорганизмов, осуществляя разложение органических загрязнителей путём брожения. Пройдя эти установки, сточная вода может дополнительно доочищаться в охладительных прудах, полях орошения, а также в отводящих каналах, где оставшиеся загрязнения поглощаются некоторыми водными растениями, например, тростником.
Степень загрязнения природных и сточных вод, в том числе, после очистных сооружений, определяется в лабораторных условиях различными, уже отработанными методами в результате количественного и качественного анализов взятых проб. Например, устанавливаются и оцениваются:
концентрации в воде взвешенных веществ, кислорода, показатели её качества: мутности, цветности, кислотности, так называемого «биологического потребления кислорода» (БПК), «химического потребления кислорода» (ХПК). Все эти показатели по-разному свидетельствуют о качестве исследуемой воды.
|
|
|
Контрольные вопросы и задания
1. Какие преимущества несёт экономия потребляемой воды на производстве?
2. Как можно экономить воду на предприятиях, расходуемую на хоз.-бытовые нужды?
3. В каком производственном процессе можно сэкономить наибольшие объёмы потребляемой воды и почему?
4. Что такое «оборотная вода»?
5. Как устроена водооборотная система на предприятии?
6. Почему воду из открытых водоёмов, как правило, нельзя потреблять для хоз.-питьевых целей без предварительной очистки?
7. Как проводится мониторинг качества воды в природных водоёмах?
8. Как можно осуществлять биоиндикацию и биотестирование воды из природного водоёма? Попробуйте предложить свои методы.
9. Что такое «кондиционирование воды»? Назовите последовательные стадии этого процесса.
10. Почему часто требуется проводить доочистку водопроводной воды?
11. Назовите стадии физико-химической и биологической очистки сточных вод. Чем эти два вида очистки отличаются между собой?
Углубим познания
|
|
|
1. Наиболее значительную роль в снижении потребления промышленной (технической) воды на предприятиях играет строительство и внедрение в производственный процесс водооборотных систем. Например, потребление промышленной воды на Ярославском моторном заводе (ПАО «Автодизель») в начале 1980-х годов составляло в рабочие дни около 40-45 тысяч м3 в сутки. После введения в строй 15 водооборотных систем в различных цехах в течение примерно 25 лет этот показатель снизился до 2,5 – 4 тысяч м3 в сутки. При этом завод мог бы, используя настолько меньше воды, производить такое же количество продукции (двигателей внутреннего сгорания), но план её выпуска сократился по экономическим причинам.
2. Возможно и значительное сокращение потребления воды, используемой предприятиями на бытовые нужды. Не секрет, что много воды тратится в туалетах, во время работы сливных (смывных) бачков. Здесь есть хорошие перспективы рационализации водопотребления. Например, раньше имела место практика применения на заводах, в цеховых туалетах (на производственных участках) автосливных бачков, которые расходовали очень большое количество технической воды. Эти бачки не требовали участия человека для запуска слива, после посещения туалета. Устройство бачка было простым. Он имел встроенную сливную трубу с сифоном (её участком, загнутым на 180 градусов), который укреплялся внутри бачка; другой конец трубы выводился в сантехприбор (унитаз, чашу «Генуя» и т. п.). Кроме того, имелась труба, подающая воду в бачок, а её количество регулировалось запорной арматурой – вентилем. Бачок периодически наполнялся водой до уровня перелива из сифонной трубы. Далее происходил быстрый сброс объёма воды до уровня конца сифонной трубы за счёт физического явления – сифонного подсоса (сифонного эффекта). Следующая порция воды накапливалась быстро, поскольку вода должна была подаваться в бачок с достаточным напором, иначе сифонный эффект не срабатывал. Таким образом, возможности регулирования объёма подаваемой на эти бачки воды были весьма ограниченными. Вода текла практически без остановки, расход её только в одном туалете достигал 40 м3 в сутки. Соответственно, высоким был и объём заводских канализационных стоков. В 1980-х годах на Ярославском моторном заводе, в цеховых туалетах были внедрены новые, очень оригинальные и экономичные смывные бачки конструкции Николая Ивановича Сливанова . Данный бачок имеет пластиковый футляр барабанного типа, внутри которого на неподвижном стержне подвешен металлический ковш объёмом около 5 литров. Вода, наполняющая ковш, смещает его центр тяжести, и в какой-то момент он резко опрокидывается, выбрасывая накопившуюся воду в выводную трубу и в сантехприбор. Возникает, говоря языком специалистов, гидравлический удар. Вода великолепно очищает чашу сантехнического прибора, что часто не свойственно бачкам с ручным приводом, да ещё и расход воды при этом меньше, чем в обычных бачках, в 2 раза и более. Бачок такой конструкции был признан изобретением. Впоследствии эти бачки устанавливали в туалетах различных учреждений и организаций. Преимуществом их, помимо хорошей очистки сантехприборов и экономии воды на каждом сливе, является возможность регулирования количества воды, подаваемой на каждый бачок в единицу времени (ввиду отсутствия сифонов в бачках), а также отсутствие её расхода при отсутствии посетителей туалета. Последнее обеспечивалось использованием особых устройств – магнитных пускателей, подающих воду в бачок только после открывания посетителем двери в туалетную кабинку. Внедрение этих бачков в большинстве туалетов завода позволило снизить общезаводской расход промышленной воды примерно на 3 тысячи кубометров в сутки.
Впоследствии вместо этих бачков стали применять смывные краны, которые дают ещё большую экономию. Однако, смывные краны могут эффективно работать только при достаточно высоком давлении подаваемой воды, что не всегда возможно. Кроме того, не все посетители туалетов нажимают, перед уходом, на спускные клапаны смывных кранов. В результате, ухудшилось санитарное состояние туалетов. Таким образом, снижение водопотребления не может считаться приемлемым, если оно сопровождается другими отрицательными последствиями. К нему необходимо стремиться, но делать это следует с учётом и других потребностей людей.
3. Учёные постоянно ищут пути, способы улучшения очистки природных и сточных вод. В марте 2019 года поступила информация о том, что специалистам из Екатеринбурга удалось создать микрогель (полужидкий состав с мельчайшими комплексами), который может связывать многие загрязнители, присутствующие в воде. В их числе – нефтепродукты и тяжёлые металлы. Гель переводит их в комковатое состояние, после чего образующиеся компоненты можно легко собрать. На изобретение геля выдан патент. Более 20 стран мира подписали контракты о его закупке.
4. Как выяснено, корневая система многих видов растений способна очищать сточные воды. Для образования 1 тонны фитомассы растения поглощают более 200 кг различных неорганических веществ и много углекислого газа. Их клетками и тканями поглощаются свинец, ртуть, никель, сера, фосфор, хлор, кремний, а также ряд опасных органических веществ. К примеру, меркаптоэтанол, содержащийся в стоке целлюлозо-бумажных заводов (ЦБК), работающих по старой технологии, эффективно поглощается растениями элодеи. Стоки целлюлозо-бумажных предприятий хорошо очищают также харовые водоросли. Эффективно работает на очистке стоков и знаменитый водяной гиацинт , интродукция которого в Северную Америку привела, в своё время, к возникновению множества проблем на различных водоёмах. На многих очистных сооружениях в мире есть участки, где стоки пропускаются через заросли рогоза, камыша, манника; их загрязнённость после этого существенно снижается.
5. Оценка исследуемой воды, после проведения её анализов по утверждённой методике, проводится по группе критериев – полученных показателей. Качество сточной воды после её очистки считается удовлетворительным, если эти показатели не превышают определённых установленных пределов. Например, концентрация взвешенных веществ в смешанной после сброса стоков воде, может быть больше, чем в исходной природной воде водоёма, лишь на 0, 25 – 0, 75 мг/л. Допустимая концентрация взвесей в самой сточной воде определяется при этом расчётным и опытным путём, с учётом объёма сбросов. В сточной воде не должно быть посторонних запахов и привкусов интенсивностью более 2-х баллов (это прописано в соответствующих инструкциях). Окраска воды не должна меняться в столбике высотой до 20 см (оценка цветности). Температура сбрасываемой в водоём воды не должна превышать ту, которая устанавливается в этом водоёме в самый жаркий месяц лета, более, чем на 30 С. После смешивания сточной воды с природной количество растворённого кислорода в смешанной воде не должно быть меньше 4 мг/л в пробе, отобранной утром, до 12 часов. Кислотность воды (по водородному показателю рН) должна быть в пределах 6,5 – 8,6. Биологическое потребление кислорода (то есть количество кислорода, потребляемое присутствующими в стоках аэробными бактериями ), при температуре + 20 0 С , которое обычно определяется на 5-й день после взятия пробы (БПК5), не должно превышать 3 мг/л. Важным требованием является также отсутствие в стоках возбудителей заболеваний, соблюдение предельных нормативов по присутствию в них радиоактивных изотопов. В настоящее время на всех промышленных предприятиях проводятся систематические отборы проб сточных вод, по результатам анализов которых принимаются необходимые меры. Анализируются также стоки после очистных сооружений, ливневые стоки, вода, прошедшая процесс кондиционирования на станциях водоподготовки.
Новые понятия, названия, термины
Лимиты потребления воды. Магистральные трубопроводы. Сливные (смывные) бачки. Автосливные бачки. Смывные краны. Термическое оборудование. Прямоточное водоснабжение. Условно чистая вода. Системы оборотного водоснабжения. Обратная сеть водооборотной системы: самотечная и напорная. Уклон сети. Градирня. Форсунки. Бассейн градирни. Подпитка оборотной системы. Отборы проб (пробоотборы) воды. Химические реактивы. Биотестирование. Станции водоподготовки. Кондиционирование природной воды. Водозаборный трубопровод. Отстаивание воды, отстойники. Коагулянт, коагуляция. Глинозём, сульфат алюминия. Карбонат натрия. Полиакриламид. Осветление воды. Ультрафиолетовые лампы (лампы УФО). Ротавирусы. Доочистка воды. Физико-химическая, механическая и биологическая очистка сточных вод. Нефтеловушка. Флокуляция, флокулянт. Скребки. Песковые площадки. Дренажные трубы. Центрифуги. Флотаторы, напорная флотация. Аэротенк. Метантенк. Активный ил. Зоопланктон. Биологическое аэробное окисление. Брожение. Охладительные пруды. Поля орошения. Количественный, качественный анализы. Взвешенные вещества. Мутность, цветность. Биологическое потребление кислорода (БПК). Химическое потребление кислорода (ХПК). Сифон. Сифонный подсос (сифонный эффект). Запорная арматура. Вентиль. Чаша «Генуя». Гидравлический удар. Магнитные пускатели. Микрогель. Меркаптоэтанол.
Тема 5. Проблема мусора и твёрдых отходов, пути и перспективы её решения
Проблема твёрдых отходов (и вообще – отходов!) в настоящее время особенно
актуальна. Она настолько сложна, что ею занимается специальное научное направление экологии – гарбология. Мы уже касались данного вопроса при рассмотрении механических загрязнений среды (часть I, глава 5, тема 2). Но данный вид отходов человеческой деятельности создаёт не только механические загрязнения, а также химические и физико-химические. Они поступают в почву, воду и даже в атмосферу, особенно, при сжигании мусора. Ежегодно на Земле в окружающую среду выбрасывается столько различного мусора, что из него можно сложить гору размером с Эверест! А если говорить точнее, в настоящее время на планете ежегодно образуется около 2,6 млрд тонн промышленных отходов (твёрдых и жидких), 700 млн тонн жидких бытовых отходов - ЖБО (значительная их часть попадает в системы канализации), а также 42 млн т твёрдых бытовых отходов - ТБО и 30 млн т твёрдого осадкаот различныхочистных устройств. Люди бездумно выбрасывают куда попало, в первую очередь, бытовой мусор (твёрдые бытовые отходы - ТБО). Эти отходы содержат, в основном, следующие компоненты: старая бумага (макулатура) - около 20 %; чёрные и цветные металлы – 2-5 %; пищевые отходы – около 35 %; пластик, полиэтилен - не менее 30% (его доля постоянно возрастает); стекло – около 5%; текстиль, обувь – 5-8%.
В нашей стране в последние десятилетия количество ТБО значительно возросло вследствие увеличения объёма упаковочного материала. Каждый российский житель в течение года производит суммарно от 400 кг до 1 тонны мусора (иногда – более 1 тонны!). Почти весь он до последних лет вывозился в смешанном виде на специальные полигоны, иначе говоря, свалки (см.также тему 2, урок 1). На свалках мусор обычно прессуется и засыпается землёй. Подлежат отдельному захоронению, по определённым правилам, промышленные отходы, особенно высокого класса опасности, примерно так же складируются и засыпаются твёрдые осадки после очистки сточных вод. На месте бывших низин после многолетнего накопления отходов образуются высокие холмы. Под давлением отходов, уложенных сверху, из нижележащих слоёв «выдавливаются» нефтепродукты, осадками вымываются тяжёлые металлы и другие опасные загрязнители. Складирование отходов на свалках – наиболее мощный источник загрязнения почв, грунтов, а это всегда ведёт к загрязнению других сред жизни, особенно водоёмов, подземных вод. Периодически возникающее горение древесины и других воспламеняющихся материалов, привезённых на свалку, загрязняет атмосферу. Пищевые и другие органические отходы гниют, привлекают крыс, способствуют распространению инфекций, выделяют углекислый газ, метан, сероводород, что дополнительно загрязняет атмосферу, со всеми известными
негативными последствиями, в том числе, существенным вкладом в глобальное потепление климата. Вблизи крупных свалок уже почти невозможно нормально жить. Много отходов, особенно в странах Юго-Восточной Азии (Индия, Филиппины и др.) сбрасывается прямо в моря. Чтобы понять степень этого загрязнения и грозящую миру опасность, можно привести такие примеры. В Тихом океане на сегодняшний момент зафиксировано пять мусорных островов, образовавшихся из отходов, в
основном, пластиковых, принесённых морскими течениями из ряда стран (в основном, Юго-Восточной Азии), не занимающихся решением этой проблемы. Площадь одного из них превышает территорию 12 Московских областей (!) или
площадь Испании. Фрагменты мусора, в основном, пластикового, выбрасываются морскими течениями даже на удалённые и необжитые тихоокеанские острова.
Канадские учёные обнаружили частицы пластика даже в яйцах птиц, обитающих в Арктике. Мы уже говорили о фактах гибели морских планктоноядных животных, наглотавшихся пластиковых отходов. Однако, и люди – под угрозой. Пластиковые
материалы растворяются в воде, формируют в ней очень мелкие, взвешенные
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 44; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!