Для очистки сточных вод применяют механические, химические, физико-химические и биологические методы. Выбор метода зависит от множества факторов, в частности, от требований к качеству очищенных сточных вод, от места расположения предприятия и т. д.
Механическая очистка. В сооружениях для механической очистки сточных вод сначала отделяются наиболее крупные загрязнения на решётках и ситах, устанавливаемых в голове очистных сооружений, а затем в песколовках из сточных вод выпадают взвеси с размером фракции, как правило, не более 0,15-0,2 мм. Основное количество взвешенных веществ удаляется в отстойниках.
Решётки устанавливают на очистных сооружениях обычно с прозорами 16-20 мм, хотя в последнее время появились решётки с меньшими прозорами, вплоть до 4 мм. Площадь прозоров рабочей области решётки должна быть не менее удвоенной площади живого сечения подводящего канала при ручной очистке и не менее 1,2 живого сечения при механической очистке. Обычно решётки устанавливают под углом к горизонту 60°.
Для удаления из сточных вод песка и других взвешенных частиц используют песколовки. Они подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости. Горизонтальные песколовки и песколовки с вращательным движением (тангенциальные и аэрируемые) используются при расходах сточных вод более 100000 м3/сут. Вертикальные песколовки применяются реже из-за менее устойчивого режима их работы.
Для удаления из сточных вод оседающих или плавающих веществ размером менее 0,1 мм применяют чаще всего отстойники. По направлению движения основного потока различают вертикальные, горизонтальные и радиальные отстойники, которые устанавливают в голове биологических очистных сооружений и называют первичными. Вертикальные отстойники применяют на очистных сооружениях производительностью до 10000 м3/сут. Горизонтальные отстойники устанавливают на очистных сооружениях с расходом сточных вод 10000-15000 м3/сут. Радиальные отстойники чаще всего используют при расходах сточных вод более 20000 м3/сут.
Химические методы очистки. К химическим методам очистки сточных вод чаще всего относят нейтрализацию, окисление и восстановление. Эти методы применяют для удаления растворённых веществ перед подачей воды на биологическую очистку.
Сточные воды, содержащие кислоты или щёлочи, нейтрализуются путём смешивания кислых и щелочных стоков, добавлением реагентов, подаваемых в различных агрегатных состояниях. При этом количество добавляемого реагента определяется доведением рН сточных вод до значения 6,5-8,5.
Для проведения процесса окисления используют различные окислители, в том числе хлор, гипохлориты натрия и кальция, кислород, озон и т. п. Окисление озоном позволяет в ряде случаев успешно очищать сточные воды от фенола, нефтепродуктов, мышьяка и других токсичных веществ.
Достаточно эффективно для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, цианидов использование хлора и веществ, содержащих «активный хлор». Применение химических реагентов в процессах сточных вод даёт практически всегда высокий эффект. Однако высокая стоимость химических реагентов препятствует более широкому их внедрению в процесс очистки сточных вод.
Физико-химические методы очистки. Методы физико-химической обработки сточных вод обычно включают флотацию, адсорбцию, ионный обмен и др.
В последние годы флотация широко используется для очистки вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ). Применение пневматических флотомашин наиболее распространено при флотации тонкозернистых пульп и оборотных жидкостей. Аэрация жидкостей в этом случае осуществляется путём пропускания воздуха или какого-либо газа через различные пористые элементы, например керамику, пористую резину.
Наряду с флотацией для очистки сточных вод используют адсорбционную технологию с использованием в качестве адсорбента чаще всего активированных углей. Это позволяет получать остаточные концентрации основных ингредиентов ниже нормативных значений. Например, концентрация нефтепродуктов в очищенной воде после адсорбционной очистки не превышает в большинстве случаев 0,05 мг/л, что соответствует ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения.
Биологическая очистка. Наиболее широко распространённым способом очистки сточных вод является биологический, который известен уже более 100 лет. В современных способах биологической очистки использованы все известные особенности микроорганизмов. При такой очистке сточные воды после механической и, возможно, физико-химической очистки смешивают с активным илом. Смешение осуществляют в специальных сооружениях – аэротенках, представляющих собой открытые ёмкости достаточно большого объёма с расположенными в них аэраторами барботажного, механического, струйного или другого типа. В результате достаточно длительного контактирования (в течение 10-36 ч) микроорганизмов с водой в условиях аэрации воздухом происходит биоразложение органических примесей, не удалённых на предыдущих стадиях очистки.
Сооружения биологической очистки в естественных условиях подразделяют на поля фильтрации и биологические пруды. На полях фильтрации сточная вода проходит через слой почвы, содержащий в большом количестве аэробные бактерии, получающие кислород из воздуха. В процессе фильтрации через слой почвы органические загрязнения сточных вод задерживаются в нём. При этом образуется биологическая плёнка с большим количеством микроорганизмов различных видов. Задержанные на биоплёнке органические вещества аэробными микроорганизмами разлагаются до минеральных соединений. Эти процессы наиболее интенсивно происходят в почве на глубине приблизительно 0,1-0,4 м. В результате биохимических процессов углерод органических веществ превращается в углекислоту, а азот аммонийных солей превращается в нитраты и нитриты.
В искусственных условиях применяют аэротенки, а также биофильтры. Аэротенк – это большой резервуар прямоугольного сечения, по которому медленно протекает сточная вода вместе с активным илом. С помощью пневматических или механических устройств смесь воды и активного ила барботируют воздухом, насыщая её при этом кислородом. Всё это обеспечивает интенсивное окисление органических веществ.
В трёхкоридорном аэротенке очищаемая вода с активным илом «змейкой» движется по коридорам аэротенка. Скорость движения выбирается из расчёта времени пребывания сточных вод в аэротенке примерно 6-30 ч в зависимости от требуемой степени очистки.
Процесс очистки сточных вод в аэротенке условно можно разделить на три стадии. После смешения сточных вод с активным илом на поверхности его микроорганизмов происходит адсорбция загрязнений и их окисление. На этой, первой, стадии за 1-3 ч биологическое потребление кислорода сточных вод снижается на 50-75%. На второй стадии окисляются трудноокисляемые загрязнения. Скорость потребления кислорода на этой стадии меньше, чем на первой. На третьей стадии очищенная вода из аэротенков направляется во вторичный отстойник, называемый так потому, что перед аэротенком вода проходит очистку в первичном отстойнике. Во вторичном отстойнике происходит отделение активного ила от воды за счёт осаждения его микроорганизмов в виде хлопьев.
Использование схем очистки хозяйственно-бытовых сточных вод производственного объекта обеспечивает достижение нормального качества, разрешающего их сброс в рыбохозяйственные водоёмы.
Очистка поверхностных сточных вод. Для исключения загрязнения почв и грунтов и подземного водоносного горизонта на территории промышленных предприятий, в том числе предприятий энергетики (ТЭЦ, ГРЭС и т. д.) и транспорта (автотранспортные подразделения, мойки автомобилей и др.), должны быть в обязательном порядке сооружены локальные очистные установки поверхностных сточных вод. Такие установки, как правило, включают в себя следующие части: приёмную решётку, песколовку, отстойники, флотатор, фильтры доочистки. Эффективность работы локальных очистных сооружений поверхностных сточных вод во многом зависит от технического уровня устройств, с помощью которых происходит извлечение нефтепродуктов. Разработан комбинированный флотатор усовершенствованной конструкции, позволяющий извлечь до 95% содержащихся в воде нефтепродуктов, в котором поверхностные сточные воды, проходя через решётку, собираются в ёмкости-отстойнике. Сточная вода из ёмкости откачивается насосом и подаётся в пневматическую флотационную машину с тонкослойным блоком осветления. Во флотационной машине происходит извлечение тонкодисперсных капель нефтепродуктов при их всплывании вместе с пузырьками воздуха, образующимися при диспергировании воздуха путём подачи его под давлением через пористые аэраторы, выполненные из резины. Аэраторы в количестве 12 шт. устанавливаются по 3 шт. в каждой из четырёх камер указанной флотационной машины. В дополнительной пятой камере флотационной машины установлен блок тонкослойного осветления для доизвлечения тонкодисперсных капель нефтепродуктов. Очищаемая сточная вода последовательно проходит все указанные камеры, при этом улавливаемые нефтезагрязнения в виде пенного продукта собираются в верхней части слоя очищаемой воды. Всплывающие нефтепродукты вместе с пузырьками воздуха создают пенный слой, который самотёком удаляется в сборник пенного продукта. Очищенная жидкость выводится из флотационной машины путём последовательного прохождения через блок тонкослойного осветления и устройство поддержания заданного уровня очищаемой жидкости во флотационной машине и самотёком поступает в промежуточный резервуар. С помощью поверхностного насоса предварительно очищенная вода подаётся на доочистку в сорбционные фильтры. Очищенная сточная вода с содержанием нефтепродуктов не более 0,05 мг/л может быть сброшена на рельеф или в расположенный рядом водоём.
Заключение
Человек обязан знать мир опасностей, который реально существует и является постоянным спутником нашей жизни. Он должен понимать, что современный мир опасностей во многом рукотворен и негативно влияет на здоровье людей, природу и состояние техносферы. Уровни материального, социального и морального ущербов, обусловленных воздействием опасностей, огромны. Они непрерывно нарастают во многом из-за техногенных и антропогенных опасностей, обусловленных развитием техники, ростом численности населения Земли и его урбанизацией.
Для ограничения и снижения негативного влияния опасностей на нашу жизнь и природу человек обязан владеть основами культуры безопасности жизнедеятельности и бережного отношения к природе. Он должен обладать основными приёмами и способами реализации БЖД и ЗОС, знать требования безопасности к современной технике и технологиям. Реализация этих требований с целью минимизации или полного устранения ущерба от опасностей – важнейшая целевая функция каждого человека.
При реализации своих обязанностей в области безопасности человек должен понимать, что его конкретные решения должны быть направлены на снижение негативного влияния внешних причин на травматизм и смертность работающих и населения и, в конечном итоге, на решение демографических проблем России.
Многое упущено человечеством в вопросах обеспечения собственной безопасности при обитании в техносфере. Практически в начале пути находятся научные разработки и решения в области БЖД, направленные на превентивную комплексную идентификацию источников опасностей и оценку полей опасностей, действующих в проектируемом техносферном регионе; на разработку малоопасного техногенного пространства; создание систем непрерывного мониторинга опасностей в техносфере; разработку эффективных мер по предупреждению ЧС; создание малоотходных производств и производственных циклов; снижение роли антропогенного фактора в возникновении опасных проявлений до допустимого минимума за счёт повышения профессиональных знаний человека в области БЖД.
Важнейшим направлением в улучшении защитной деятельности человека будущего является разработка теории БЖД. В последние годы сделаны лишь первые шаги в её развитии.
Рассмотрение на перспективу состояния системы «человек – среда обитания» во многом приводит к представлению о том, что человек постепенно теряет своё взаимодействие с природой и всё более интенсивно контактирует с созданной им техносферой. Вступая в единство с техносферой, человек неизбежно адаптируется в этой среде. Уходя от естественных опасных напряжений, человек подвергает себя более высоким техногенным опасностям, всё более высокой становится и цена антропогенных ошибок. В этой ситуации значимость проблем достижения безопасности людей в жизненном пространстве существенно возрастает.
Достигая в жизненном пространстве условий, гарантирующих безопасность техносферы, человек вступает на путь, начертанный французскими учёными Э. Леруа и П. Тейаром де Шарденом и развитый в дальнейшем великим русским мыслителем В. И. Вернадским, предсказавшими создание на Земле новой благоприятной среды обитания – ноосферы. Техносферные пространства, обладающие безопасностью, – во многом фрагментальные зоны ноосферы будущего.
Нельзя не отметить огромную социальную значимость БЖД и возможное позитивное влияние на решение демографических проблем в России.
Библиографический список
Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность) [Текст]: учеб. по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для бакалавров всех направлений подготовки в вузах России / С. В. Белов. – 4-е изд., испр. и доп. – Москва: Юрайт, 2012. – 682 с.
