Бытовые сточные воды. Источники образования, количество и состав хозяйственнобытовых сточных вод

• Название: Источники образования, количество и состав хозяйственнобытовых сточных вод
• Анкор: Бытовые сточные воды.doc
• Дата: 28.10.2017
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: Бытовые сточные воды.doc
• Тип: Документы; #9893
• Категория: Промышленность. Энергетика
• страница: 1 из 6

ИСТОЧНИКИ ОБРАЗОВАНИЯ, КОЛИЧЕСТВО И СОСТАВ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Сточные воды населенных пунктов образуются в результате жизнедеятель­ности людей - бытовые сточные воды (фекальные отходы, остатки пищи, моющие вещества, частицы грунта, бытовой мусор и т.п.) и в производственной сфере - произ­водственные сточные воды (технологические отходы, остатки сырья и т.п.).

Бытовые сточные воды

Бытовые сточные воды в каждом населенном пункте единообразны, а именно:

сточные воды от туалета (содержащие фекальные массы, бумагу, моющие вещества), ванны, стирки белья (содержащие большое количество синтетических поверхностно-активных веществ), приготовления пищи, мытья посуды, уборки помещения и т.п. Изучение типа и количества сточных вод по каждому виду названных статей расхода показало, что в среднем на кухонные нужды (приготовление пищи, мытье посуды) при­ходится 15-20% сточных вод от семьи, ванну и душ 20-25%, туалетный смыв - до 35%, стирка белья - до 20%. Туалетный и кухонный сток являются источником до 75% загрязнения бытовых сточных вод.

Для населения, проживающего в канализованных зданиях, при отсутствии газо­снабжения и централизованного горячего водоснабжения средняя норма водоотведения не бывает ниже 100 л на 1 человека в сутки. В зданиях, оборудованных централи­зованным горячим водоснабжением, эта норма превышает 250 л на 1 человека в сутки. Эти нормы включают все виды бытовых сточных вод (без расходов производствен­ных сточных вод от промышленных предприятий).

Загрязнения в сточных водах находятся в виде взвесей, коллоидов и растворов. До 40% загрязнений составляют минеральные вещества: частицы грунта, пыли, мине­ральные соли, такие как фосфаты, азот аммонийный, хлориды, сульфаты и др.

Органические загрязнения очень разнообразны и образуются за счет поступле­ний отходов жизнедеятельности человека и животных, поступления в воду остатков продуктов питания, сырья. В состав органических загрязнений входят жиры, белки, углеводы, клетчатка, спирты, органические кислоты и т.д.

Содержание органических загрязнений в сточных водах определяется косвенны­ми показателями: ХПК (химическая потребность в кислороде) и БПК (биологическая потребность в кислороде). ХПК выражает количество кислорода, необходимое для полного химического окисления органических веществ загрязнений, находящихся в сточных водах. БПК выражает количество кислорода, необходимое для биологиче­ского окисления органических веществ бактериями в аэробных условиях (без расхода кислорода на нитрификацию). Биологическое потребление кислорода для бытовых сточных вод заканчивается примерно через 20 суток (БПКполн.), а величина 5-суточного потребления для бытовых сточных вод (BHKs) составляет, как правило, 65-70% от БПКполн., что на практике позволяет значительно сократить время определения этого показателя, и с достаточной степенью точности определить количество орга­нических загрязнений.

Количество загрязнений в бытовых сточных водах, приходящееся на одного че­ловека, определяется в основном физиологическими показателями и составляет при­мерно (в граммах на 1 человека в сутки):

БПКполн. 75

Взвешенные вещества 65

Азот аммонийный 8

Фосфаты 3,3 (из них 1,6 г - за счет моющих веществ)

СПАВ 2,5

Хлориды 9

Таким образом, концентрация загрязнений зависит только от величины водоотведения, которая соответствует степени благоустройства жилья.

Температура сточных вод определяется климатическими условиями, источником водоснабжения, степенью благоустройства жилых и общественных зданий (наличие газа, централизованного горячего водоснабжения и пр.), промышленными предприя­тиями. Температура существенно влияет на эффективность очистки сточных вод. Так. например, одинаковый эффект удаления взвешенных веществ при прочих равных усло­виях зимой достигается при времени отстаивания на 30% большем, чем летом. Эффек­тивность биологической очистки снижается при уменьшении температуры сточных вод ниже 9° С; по действующим нормативам на биологическую очистку нельзя пода­вать воду с температурой ниже 6° С.

Особый вид загрязнения бытовых сточных вод - бактериальный. Сточные воды содержат большое количество бактерий, в том числе патогенных, и вирусов. Патоген­ные бактерии приспособлены к существованию в организме человека, животных, птиц. Попадая в сточные воды (или непосредственно в водоем), часть этих бактерий гибнет из-за отсутствия специфического субстрата или оптимальной температуры. Часть бактерий сохраняет свою болезнетворную активность в сточной воде или воде водоема. В сточной воде могут содержаться туберкулезные бактерии, лептоспиры. бруцеллы, бактерии туляремии, вибрион холеры и т.п. Все эта бактерии сохраняются в воде в течение разного периода времени. Поэтому в качестве индикаторного показа­теля фекального загрязнения воды выбрана кишечная палочка Escherichia coli. Кон­центрация клеток бактерий группы кишечной палочки в воде определяет степень за­грязнения воды бактериями и пригодность ее для использования в качестве питьевой или для культурно-бытовых целей.

Кроме бактерий в сточной воде присутствуют яйца гельминтов: аскариды чело­веческой, власоглава и др.

Яйца гельминтов обладают большой стойкостью и долго сохраняются в окру­жающей среде. Активный хлор в обычных для дезинфекции сточных вод дозах на яйца гельминтов не действует. Яйца гельминтов гибнут под действием прямых солнечных лучей (от высыхания), под действием высоких температур. Установлено, что яйца аскарид гибнут при 50-55⁰ С через 5-10 минут, при 60° С - через 5 минут, при 70° С - че­рез 10 секунд.

В состав сточных вод населенных пунктов входят ингредиенты, поступающие от промышленных предприятий. В отличие от бытовых сточных вод состав производ­ственных сточных вод более разнообразен и зависит от вида производства и исполь­зуемых технологических процессов.

Так, например, сточные воды заводов черной и цветной металлургии загрязне­ны большим количеством взвешенных минеральных веществ, содержат цветные ме­таллы и железо, сульфаты, хлориды, смолы и масла, серную кислоту, железный купо­рос. Нефтеперерабатывающие заводы и нефтепромыслы сбрасывают нефть и нефте­продукты, хлориды, взвешенные вещества, возможно присутствие железа и сероводо­рода. Большую опасность представляют сточные воды коксохимичесаких предприя­тий, так как кроме взвешенных веществ содержат смолы, масла, фенолы, аммиак, цианиды, роданиды, большое количество солей неорганических кислот. Одним из ви­дов сильно загрязненных сточных вод, трудно поддающихся очистке, являются сточ­ные воды целлюлозно-бумажных комбинатов, которые содержат растворенные орга­нические вещества, волокно, каолин и др. Машиностроительные и автомобильные заводы сбрасывают цианиды, хром, масла и нефтепродукты, окалину. Основные за­грязнители текстильных предприятий - красители, синтетические поверхностно-активные вещества.

Сточные воды промышленного предприятия содержат специфические загрязне­ния, которые должны удаляться до смешения со стоками другого предприятия или населенного пункта.

Действительно, увеличение объема воды, в котором содержится отдельный ин­гредиент, существенно затруднит его удаление и потребует гораздо больших затрат, чем при очистке на месте образования стоков.

По этой причине сточные воды промышленных предприятий должны подвергаться-локальной очистке, основной целью которой является:

- максимальное снижение потерь сырья со сточными водами;

- снижение потребления чистой воды;

- сокращение сброса сточных вод по объему и количеству загрязняющих ве­ществ в водоемы;

- снижение объема внезаводских очистных сооружений и капитальных вложе­ний в их строительство.

Многие из компонентов сточных вод промышленных предприятий содержатся в таком количестве, что из-за высокой токсичности их совместная очистка с бытовы­ми сточными водами невозможна.

В связи с этим разработаны "Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных мест" /1/, направленные на предотвращение нару­шений в работе очистных сооружений и безопасности их эксплуатации за счет пра­вильной организации приема промышленных сточных вод в канализационную сеть на­саленных пунктов. "Правила приема" разработаны на основе "Правил охраны поверхностных вод" /2/ для расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ в про­изводственных сточных водах с учетом требований к качеству очищенных вод в кон­кретных местных условиях.

"Правила приема" содержат требования к количеству и составу производ­ственных сточных вод, принимаемых системами канализации города для совместного отведения и очистки с бытовыми сточными водами.

При определении концентрации загрязняющих веществ, сбрасываемых в си­стему канализации необходимо учитывать условия сброса очищенных вод в водоемы, эффективность удаления этих веществ на очистных сооружениях, соотношение коли­чества бытовых и производственных сточных вод. Концентрации веществ, которые не удаляются на очистных сооружениях, определяются из расчета соотношения объе­мов бытовых и производственных сточных вод и предельно допустимых концент­раций (ПДК) в воде водоемов.

Одним из примеров влияния промышленных предприятии на состав городских сточных вод являются сточные воды г. Череповец. Череповец имеет более тридцати только крупных промышленных предприятий, в том числе Череповецкий металлурги­ческий комбинат, Череповецкий сталепрокатный завод, ПО "Аммофос", завод ЖБИ "Промстройкомплект", завод силикатного кирпича, вагонное депо, локомотивное де­по, фанеромебельный комбинат, мебельная фабрика, предприятия пищевой промыш­ленности (молкомбинат, хлебокомбинат, мясокомбинат, пивоваренный завод, ликеро-водочный завод, рыбзавод), судостроительный судоремонтный завод, предприятия легкой промышленности и др.

Так, например, металлургический комбинат кроме обычных загрязнений сбра­сывает нефтепродукты (до 17 мг/л), цианиды (в среднем около 2 мг/л), роданиды (более 10 мг/л), фенолы (0,45 мг/л), медь, железо, цинк; фанеромебельный комбинат сбрасывает формальдегид в концентрациях более 90 мг/л; молкомбинат и мясокомби­нат сбрасывают большое количество органических веществ - по БПК_45_0 от 900 до 1160 мг/л; в сточных водах нефтебазы содержится в среднем 282 мг/л нефтепродуктов и т.д. В результате сточные воды г.Череповец имеют неблагоприятный для очистки каче­ственный состав, и городские очистные сооружения не могут в настоящее время обес­печить требуемое качество очищенных сточных вод.

ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ОЧИЩЕННЫХ ВОД И УСЛОВИЯ ИХ СБРОСА В ВОДОЕМЫ

Требования к эффективности очистки сточных вод определяются общим состоя­нием природной среды и, в частности, качеством воды в водоемах и водотоках.

Каждый водоем в естественном состоянии населен определенным сообществом организмов, состав и интенсивность энергетического обмена которого определяется климатическими и биотическими факторами.

Ни одно сообщество организмов не бывает совершенно стабильным в течение времени. Отмирающие организмы непрерывно замещаются другими. В результате внешних воздействий может произойти появление в данном биоценозе других видов, более приспособленных к изменившимся условиям. В сходных местах обитания су­ществуют сходные сообщества, и в случае их изменения различные виды обычно сме­няют друг друга с определенной последовательностью, которую называют сукцессией.

Естественный процесс сукцессии обычно приводит к уменьшению количества воды в водоемах. Этот процесс ускоряется по мере уменьшения глубины водоема. Каждое сообщество наращивает дно путем отложения остатков отмирающих организ­мов, разложение органических остатков приводит к повышению в воде концентрации органического вещества и биогенных элементов, (азота и фосфора и др.), в результате синтезируется еще больше органического вещества, водоем мелеет, сукцессия продвига­ется к центру водоема, в конце концов превращая его в болото, а затем в обычный лес.

В естественных условиях сукцессия происходит крайне медленно, в условиях интенсивного антропогенного воздействия "старение" рек и озер происходит в течение десятилетий вместо сотен и тысяч лет их естественной эвтрофикации - явления, заклю­чающегося в повышении уровня продуктивности водных экосистем, сопровож­дающегося изменением видового состава гидробионтов. В основном этот процесс определяется поступлением в водоемы большого количества органических веществ и биогенных элементов, главным образом азота и фосфора. Самоочищающая способ­ность рек и озер ограничена и при ее превышении накопление органических и биоген­ных загрязнений увеличивается прогрессивно, что может привести к полной потере способности водоема к самоочищению.

Для оценки самоочищающей способности водоемов в условиях незначительного загрязнения легкоразлагаемым органическим веществом при рассредоточенных выпус­ках сточных вод достаточно обычных санитарно-гигиенических показателей, опреде­ления разбавления сточных вод, изучения кислородного режима водоема. Однако при современных масштабах загрязнения водной среды, плотности распределения его ис­точников, увеличении количества и номенклатуры загрязняющих веществ проблемы самоочищения водоемов существенно обострились. Понятие "самоочищение" подра­зумевает совокупность физических, химических, биологических и других процессов, приводящих к восстановлению качества воды до уровня, соответствующего водоемам и водотокам, не подвергающимся загрязнению. В конечном счете самоочищение часть общеприродного процесса трансформации вещества и энергии, при котором происхо­дит распад загрязняющих веществ до соединений, включаемых в круговорот вещества и энергии в биосфере. Если происходит снижение концентрации загрязнений в ре­зультате простого разбавления, переноса в другие районы акватории и т.п., то это нельзя считать самоочищением.

Основным фактором естественного процесса трансформации вещества и энер­гии в биосфере, а следовательно и процесса самоочищения, являются живые организ­мы. Академик В.И.Вернадский указывает, что "нет химической силы, постоянно дей­ствующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы". Формирование биологически чистой (полноценной) воды, не содержащей токсических и радиоактивных веществ, патогенных организмов, имеющей все необходимые соли, микроэлементы и метаболиты, протекает под влиянием гидро-бионтов.

Основную роль в самоочищении водоемов играют бактерии, обладающие ог­ромным разнообразием форм метаболизма и развивающиеся при крайне разнообраз­ных условиях среды: температуре, рН, концентрациях кислорода, требующих в ка­честве питательного субстрата только органические или только минеральные вещества и т.д. Именно широкие метаболические возможности бактерий и позволяют вовлекать в круговорот практически все вещества естественного происхождения и многие синте­зированные человеком вещества.

В настоящее время в круговороте вещества и энергии в природе большое зна­чение имеет потребление воды на питьевые и хозяйственные нужды, очистка образую­щихся сточных вод и сброс очищенной воды в водоем. Полвека назад перед сбросом в водоем достаточно было понизить концентрацию взвешенных органических веществ при отстаивании и провести обеззараживание сточных вод, затем ужесточились требо­вания к сбросу в составе сточных вод различных токсических веществ. В настоящее время перечень веществ, имеющих ограничение концентрации при сбросе в водоем, насчитывает более 1300 наименований, предъявляются требования к удалению био­генных элементов, главным образом азота и фосфора.

Основными документами, определяющими требования в качественному и коли­чественному составу очищенных вод, являются: "Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения" СанПиН 4630-88 от 01.01.89 г. /3/,"Правила охра­ны поверхностных вод (типовые положения)" /2/, "Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздей­ствия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов" /4/, "Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов" /1/,ГОСТы "Охрана природы. Гидросфера" /5/.

"Санитарные правила и нормы" служат для предупреждения загрязнения водных объектов, устанавливают гигиенические требования и нормативы качества поверх­ностных вод, регламентируют различные виды хозяйственной деятельности, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на качество воды в водоемах.

Водоемы и водотоки, предназначенные для хозяйственно-питьевого и куль­турно-бытового назначения, считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в пунктах водопользования изменились под прямым или косвенным влия­нием хозяйственной деятельности, бытового использования человеком и стали частич­но или полностью непригодными для пользования населением. Пригодность поверх­ностных вод для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования опре­деляется их соответствием требованиям и нормативам, изложенным в "Санитарных правилах и нормах".

"Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориенти­ровочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохо­зяйственных водоемов" включает более 900 наименований веществ. Требования, предъявляемые к воде рыбохозяйственных водоемов значительно жестче, чем для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования. Так, например, ПДК для водоемов хозяйственно-питьевого использования по азоту аммонийному состав­ляет 2 мг/л, а для воды рыбохозяйственных водоемов - 0,4 мг/л; по хлоридам - 350 и 300 мг/л, соответственно и т.д.

К первой категории водоемов рыбохозяйственного использования относятся водные объекты, предназначенные для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, особо чувствительных к концентрации кислорода. Ко второй категории - исполь­зование водных объектов для других рыбохозяйственных целей.

На участках массового нереста, нагула рыб, расположения зимовальных ям вы­пуск сточных вод не разрешается.

Требования к условиям отведения сточных вод в поверхностные водоемы рас­пространяются на существующие выпуски производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностного стока с территорий населенных мест и производственых объектов, сточные воды отдельно стоящих жилых домов и производственных зданий и т.п., на все проектируемые выпуски сточных вод.

Учитывая, что большинство водоемов в Российской Федерации в настоящее время отнесено к рыбохозяйственным, при разработке технологий и сооружений очистки сточных вод приходится ориентироваться на требования, предъявляемые к этой категории водоемов.

Следует отметить, что в России по сравнению с другими странами к качеству очищенных сточных вод предъявляются наиболее высокие, часто чрезмерные требова­ния. Для сравнения можно привести требования для воды рыбохозяйственных водое­мов в РФ и нормы на сброс городских сточных вод в некоторых странах по БПК (таблица 1) /6/.

Таблица 1

Показа­тель	РФ	США	ФРГ	Велико­британия	Франция	Швейца­рия	Бельгия
БПК5, мг/л	3(БПКполн.)	20	25	20	20-40	20	15-50

Так, например, по данным МосводоканалНИИпроекта /7/ водный сток на участке р.Москвы, отнесенной к рыбохозяйственным водоемам, от п.Коломенское до п.Отдых на 55% состоит из очищенных сточных вод г.Москвы. В исходной речной во­де в п. Коломенское ХПК равна 53,9 мг/л, нормируемая ХПК в речной воде - 30 мг/л, т.е. для достижения нормируемого показателя сточную воду с учетом разбавления не­обходимо очистить по ХПК до 10 мг/л, что совершенно нереально.

При сбросе воды в черте населенного пункта требования, установленные к со­ставу и свойствам воды водоема, относятся и к самим сточным водам. При поступле­нии в водоем нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности, сумма отношений концентраций (C₁ ,C₂, …, С_n) каждого из веществ в этом во­доеме к соответствующим ПДК не должна превышать 1:

С₁ С₂ С_n

—— + —— +........+—--- = 1

ПДК₁ ПДК₂ ПДК_n

В этих условиях зачастую очищенная сточная вода должна быть чище питьевой, предусмотренной соответствующими ГОСТами на питьевую воду, а качество воды во многих, даже экологически благополучных водоемах не соответствует требованиям правил по охране водных ресурсов.

Сопоставление требований по удалению из сточных вод органических загрязне­ний, взвешенных веществ и химических загрязнений для реальных условий выявит пе­речень ингредиентов, удаление которых является определяющим. Удаление прочих за­грязнений произойдет как сопутствующий эффект.

Достижения науки и техники в настоящее время дают возможность разработать технологии очистки, позволяющие получить воду высокого качества, применяя ме­ханические. физико-химические и, в качестве основных, биологические методы.

Однако, с экономической точки зрения это зачастую неоправдано. Известно, что легче предотвратить загрязнение, чем восстановить исходное качество воды.

По данным Госкомстата РФ в 1994 г. общее количество отводимых сточных вод в России составило 20123 млн.м^З/год, в том числе от городов - 19208,5 млн.м^З/год, от сельских населенных пунктов - 914,5 млн.м^З/год. Через очистные сооружения проходит 79,5% общего количества сточных вод, биологической очистке подвергаются менее 75%(в сельских населенных местах эта цифра составляет только 61,7%). Безо всякой очистки в водоемы сбрасывается 20,5% сточных вод.

Требования к качеству очищенных сточных вод должны базироваться на соот­ветствии экологической необходимости, экономической целесообразности и техноло­гических возможностей.

Завышенные требования к качеству очищенных вод часто приводят к противо­положным результатам в области охраны водоемов от загрязнения. Экономически осуществимые в настоящее время проекты по очистке сточных вод, предусматриваю­щие снижение концентрации основных загрязнений на 90-95° о, не согласовываются ор­ганами санэпиднадзора и охраны природы, в результате чего задерживается строи­тельство очистных сооружений и в водемы продолжают сбрасываться неочищенные сточные воды. В других случаях затрачиваются финансовые и материальные ресурсы для осуществления глубокой очистки сточных вод, в то время как мощность очистных сооружений не обеспечивает полную биологическую очистку всех сточных вод насе­ленного пункта.

По современным требованиям к качеству очищенных сточных вод практически все отводимые сточные воды должны подвергаться глубокой очистке. Простые расче­ты показывают, что для получения одинакового экологического эффекта от водоохранных мероприятий, т.е. изъятия из сточных вод заданного количества загрязняющих веществ, при биологической очистке неочищенных сточных вод (20,5%) необходимо затратить в 10 раз меньше финансовых и материальных ресурсов, чем при глубокой очисткe сточных вод, прошедших очистные сооружения (79.5%).

Для осуществления полной биологической очистки сточных вод при удалении основных загрязнителей на 95% необходимы практически такие же затраты, как для глубокой очистки с удалением еще 10-12% загрязнений, то есть эффективность инвестиций в строительство сооружений глубокой очистки на порядок ниже, чем в строительство сооружений полной биологической очистки. В связи с тем, что более 20% сточных вод сбрасываются в водоемы в настоящее время без очистки, для обеспечения необходимого санитарно-гигиенического эффекта оздоровления водоемов следует обеспечить прежде всего полную биологическую очистку всех сточных вод. Только после этого можно будет определить реальные нормативы сброса сточных вод в водоемы..