Ścieki: skład, analiza, oczyszczanie. Oczyszczalnia ścieków

Działaniom ludzkim, podobnie jak wszelkim innym żywym istotom, nie może towarzyszyć uwalnianie znacznej ilości odpadów. W nowoczesnych warunkach prawie wszystkie z nich są odprowadzane w dal przez wody ścieków. Wreszcie, prawie niemożliwe jest wyobrazić sobie naszą cywilizację bez ogromnej liczby fabryk i innych przedsiębiorstw, które również produkują ścieki w wielu.

O procesie unieszkodliwiania odpadów

Oczyszczanie ścieków to proces, po którym ścieki nadają się do użytku technicznego lub wracają do środowiska bez uszczerbku dla tych ostatnich. Jednym słowem, metoda zależy od dalszego wykorzystania cieczy. Na przykład ścieki z zlewozmywaków różnią się od zawartości otworów spustowych, w których zawartość miski ustępowej spada.

Dlaczego to takie ważne?

W kwietniu 1993 r. Ponad 400 000 osób w Milwaukee znalazło się w szpitalnym łóżku w wyniku wpadnięcia do wody pitnej cryptosporidii. Po tym incydencie, który otrzymał potężną odpowiedź w Światowej Organizacji Zdrowia, społeczność światowa stała się o wiele bardziej ostrożna wobec płynu, który wypływa spod kranów pod postacią "wody pitnej". Opinia ta tylko wzmocniła się po publikacji niektórych przypadków epidemii w Indiach, w wyniku których zginęły setki osób. Ale sprawa była w zwykłej E. coli, która dostała się do wody z źle uzdatnionych kanalizacji! Tak więc oczyszczanie ścieków jest niezwykle ważnym procesem, który chroni życie i zdrowie ludzi.

Wszelkie zanieczyszczenia radykalnie zmieniają smak, kolor i zapach cieczy, nie wspominając już o jej przydatności do stosowania w żywności lub w celach technicznych. Najbardziej niebezpieczne są ścieki przemysłowe, ponieważ często zawierają one takie stężenia metali ciężkich i innych substancji, które są dziesiątki i setki razy wyższe niż najbardziej "optymistyczne" MPC. Oczywiście w tym przypadku wszystko zależy od konkretnej produkcji, która odprowadza ścieki. Kanalizacja przeciętnego miasta w porównaniu z nimi może wydawać się "wiosną", ponieważ przynajmniej nie ma w nim radioaktywnych izotopów lub ogromnej ilości metali ciężkich.

Klasyfikacja magazynowa

Niebezpieczne zanieczyszczenia, które sprawiają, że woda nie nadaje się do picia i użytku domowego, mogą być klasyfikowane jako czynniki fizyczne, chemiczne i biologiczne. Osobno warte uwolnienia radioaktywnych izotopów. W związku z tym klasyfikacja zanieczyszczeń będzie identyczna z powodami, które je powodują:

• Czynniki mechaniczne. Charakteryzuje się gwałtownym wzrostem najmniejszego mechanicznego zawieszenia w cieczy.
• Chemiczny. W wodzie zwiększa się zawartość dowolnych związków chemicznych. Nie ma znaczenia, czy substancje te mogą mieć negatywny wpływ na zdrowie ludzkiego organizmu.
• Biologiczne i bakteriologiczne (ścieki domowe). Bardzo niebezpieczny rodzaj zanieczyszczenia, ponieważ w tym przypadku przekroczona zostaje zawartość wody w mikroorganizmach. Na samym początku artykułu już mówiliśmy o co chodzi.
• Zanieczyszczenie termiczne Jest to nazwa zrzutu do rzek i innych zbiorników wodnych wody ze stawów chłodniczych w elektrowniach cieplnych i elektrowniach jądrowych. Nie należy traktować tego gatunku lekkomyślnie, ponieważ takie zjawiska prowadzą do masowej śmierci endemicznych przystosowanych do niskich temperatur wody charakterystycznych dla naszego obszaru.
• Radioaktywny. Izotopy promieniotwórcze znajdują się w wodzie i osadach dennych. Dzieje się tak, gdy system kanalizacyjny jest wadliwy w niektórych zakładach przemysłowych lub elektrowniach jądrowych.

Charakterystyka głównych rodzajów odpadów

W naszych warunkach najczęstsze ścieki trzech rodzajów:

• Zanieczyszczenia pochodzenia nieorganicznego, w tym nawet nietoksyczne związki.
• Substancje organiczne pochodzenie.
• Mieszane dreny.

Odpady przemysłu metalurgicznego są bardzo niebezpieczne, ponieważ zawierają ogromną ilość metali ciężkich i innych toksycznych związków. Zmieniają fizyczne właściwości wody. Na tych wodach, gdzie ta trucizna spada, wszystkie żywe istoty giną, w tym drzewa i inną roślinność wzdłuż brzegów. Substancje organiczne są niszczone przez rafinerie ropy naftowej i podobne branże. W ściekach znajduje się nie tylko względnie bezpieczny olej, ale także wyjątkowo toksyczne fenole i podobne substancje. Ponadto nie należy lekceważyć przedsiębiorstw hodowlanych.

Wyrzucają ogromną ilość materii organicznej. To ostatnie powoduje gwałtowne pogorszenie. właściwości organoleptyczne woda. W zbiornikach, w których spadają ścieki z przedsiębiorstw, następuje gwałtowny rozwój mikroskopijnych glonów, kwitnienie, a zawartość tlenu spada do minimum w cieczach. Ryby i inne hydrobionty giną. Produkcja elektroniki, w tym trawienie płytki obwodów drukowanych oraz uwolnienie różnych produktów radiowych, daje mieszany typ ścieków. Zawierają barwniki, metale ciężkie, aceton, fenole i inne związki.

Niebezpieczeństwo przedostania się oleju do wody

Obecnie naukowcy na całym świecie brzmią alarm, ponieważ olbrzymia ilość ropy wpływa do Oceanu Światowego. Tworzy na powierzchni wody najcieńszy film, który czasem można zobaczyć tylko za pomocą tęczowych smug. Prowadzi to nie tylko do znacznego pogorszenia właściwości organoleptycznych cieczy, ale również do gwałtownego spadku dopływu tlenu, który wchodzi do oceanu poprzez dyfuzję. Ponownie hydrobionty cierpią, a brak tej substancji szczególnie atakuje korale, których liczba w morzach i oceanach dramatycznie spada każdego roku. Tylko 10 mg olejów i produktów naftowych sprawia, że ​​woda absolutnie nie nadaje się do picia i życia.

Niezwykle niebezpieczne fenole, o których wielokrotnie wspominaliśmy powyżej. Są obecne w ściekach prawie wszystkich przedsiębiorstw przemysłowych. Dotyczy to szczególnie tych, którzy zajmują się produkcją koksu. W obecności tych substancji dochodzi do masowej śmierci mieszkańców stawów, rzek, mórz i oceanów, a sama woda nabiera niezwykle nieprzyjemnego, zgnilzonego zapachu.

Jakie są w nich substancje?

Ścieki o następującym składzie wpadają do oczyszczalni ścieków:

• Białka - 28%.
• Węglowodany - 17,5%.
• Kwasy tłuszczowe - 10%.
• Oleje, tłuszcze - 27%.
• Detergenty - 7%.

Jak widać, główny udział substancji zanieczyszczających ma charakter organiczny. W warunkach przemysłowych nie ma sensu omawiać żadnego składu ścieków, ponieważ w każdym przypadku jest on jego własnością. W szczególności, w niektórych przypadkach rzekomo oczyszczona "woda" jest odprowadzana bezpośrednio do rzeki (!), Która pod względem wyglądu i składu przypomina zużyty olej silnikowy.

Główne źródła zanieczyszczeń

Zasadniczo za zanieczyszczenie środowiska odpowiedzialne są zakłady przemysłowe i socjalne, a także gospodarstwa hodowlane i fermy drobiu. Stałe odpady generowane przez górnictwo odkrywkowe złóż mineralnych są bardzo niebezpieczne, podobnie jak odpływy powstające w procesie obróbki drewna. Transport wodny i kolejowy dają wiele odpadów pochodzenia biologicznego. Po uwolnieniu do źródeł wody powodują zasianie Escherichia coli lub jajkami pasożytniczymi. Jest to szczególnie niebezpieczne, gdy w pobliżu znajduje się placówka medyczna.

Ogólne informacje o procesie czyszczenia

Przetwarzanie obejmuje następujące metody:

• Mechaniczny. Obejmuje to filtrację, z której korzystają wszystkie oczyszczalnie ścieków, a także sedymentację.
• Fizyczne. Ta elektroliza, napowietrzanie, oczyszczanie ścieków za pomocą promieniowania ultrafioletowego.
• Metody chemiczne. Specjalne preparaty są stosowane do wytrącania i dezynfekcji substancji, które mogą znajdować się w ściekach.
• Biologiczne oczyszczanie ścieków. W tym przypadku stosuje się rośliny, które przyswajają materię organiczną, jak również niektóre typy pierwotniaków, ślimaków i ryb.

Ogólne przetwarzanie

Przed rozpoczęciem przetwarzania prowadzone są prace przygotowawcze. Dokładniej, analiza ścieków. Specjaliści z laboratoriów chemicznych ustalają, które zanieczyszczenia zawierają. Pomaga wybrać najlepszą strategię ich neutralizacji. Ogólna procedura oczyszczania ścieków obejmuje przesiewanie: pyłu zawieszonego, bakterii, alg, roślin, zanieczyszczeń nieorganicznych i materii organicznej. Usuwanie cząstek stałych jest najłatwiejszym krokiem. Obejmuje filtrację i opady przez osiadanie. O wiele trudniej jest oczyścić ścieki z rzadkich zawiesin, które nie pozostają w kontakcie z konwencjonalnymi materiałami filtracyjnymi.

Jedną z najprostszych i najtańszych metod, która mimo wszystko zapewnia wysoki stopień oczyszczenia, jest użycie węgla aktywowanego. Filtry z tym materiałem stosowane są w prawie wszystkich przedsiębiorstwach, których kierownictwo poważnie podchodzi do kwestii ochrony środowiska.

Jak działa węgiel aktywowany?

Główną zaletą węgla jest jego wysoka zdolność absorpcji. Mówiąc prosto, na powierzchni cząstek tej substancji występuje taka liczba porów, że mogą pomieścić taką ilość związków zanieczyszczających wodę, która jest kilkakrotnie większa niż objętość samego węgla. Ten proces pułapkowania, wiązania odczynników zanieczyszczających nazywany jest absorpcją. Należy zauważyć, że w celu oczyszczenia wody pitnej używano węgla przed naszą erą. Aktywne badania i produkcja tego materiału rozpoczęły się w czasie dwóch wojen światowych. Czynniki wpływające na wchłanianie to: wielkość cząstek, powierzchnia, struktura związanej substancji, kwasowość podłoża (współczynnik pH), temperatura, którą mają ścieki.

Jakie substancje mogą wiązać węgiel aktywowany?

Węgiel drzewny pochłania wiele substancji, od metali nieżelaznych po złożone związki organiczne (na przykład fenole). Oczywiście nie będzie chronił przed związkami radioaktywnymi, ale za jego pomocą można usunąć główne rodzaje nieorganicznych i organicznych zanieczyszczeń.

Koagulacja zanieczyszczeń

W niektórych przypadkach do czyszczenia mogą być stosowane specjalne płyny zawierające cząsteczki substancji koloidalnych. Do czego one służą? Wszystko jest proste - mikroskopijne cząsteczki, łącząc się z cząsteczkami zanieczyszczeń, powodują ich wytrącanie. Zjawisko to znane jest jako koagulacja. W niektórych oczyszczalniach ścieków stosowana jest również elektroliza. Metoda jest podobna do poprzedniej, ponieważ jony wytworzone w tym procesie również przyczyniają się do osadzania się zanieczyszczeń.

Wręcz przeciwnie, współczesni badacze coraz częściej proponują metody wykorzystujące masywne cząsteczki, które mogą skuteczniej wiązać i strącać zanieczyszczenia. Ten proces nazywa się flokulacją.

Użyte chemikalia

Jak już powiedzieliśmy, oczyszczanie ścieków może wymagać użycia ujemnie naładowanych jonów. Historycznie, do tych celów jest używany siarczan glinu jak również wapno. Związki te powodują gwałtowne zmiany pH wody, co prowadzi do śmierci mikroorganizmów chorobotwórczych, które są zawarte w wielu w drenach. W niektórych przypadkach można stosować substancje na bazie żelaza. Niektórzy chemicy uważają, że takie metody mogą być używane przez Egipcjan dwa tysiące lat przed naszą erą. Doskonała sedymentacja organiczna również nadmanganian potasu.

Więcej o metodzie rozliczania

Cokolwiek to było, ale związana z nim materia organiczna pada w postaci płatków lub żelu. Te osady ściekowe można łatwo złapać za pomocą prostego filtra mechanicznego. Ta metoda sprawdza się najlepiej przy stosunkowo gęstych cząsteczkach (takich jak muł i inne ciężkie zanieczyszczenia organiczne), podczas gdy lżejsze cząstki (takie jak mikroskopijne glony) są lepiej usuwane przez sedymentację. Kadź sedymentacyjna musi być wystarczająco duża, aby jej napełnianie przebiegało tak wolno, jak to tylko możliwe. Wynika to z faktu, że normalny przebieg procesu wymaga co najmniej czterech godzin. Po opadnięciu organicznych i nieorganicznych zanieczyszczeń na dno, wodę można uznać za warunkowo oczyszczoną, nadającą się do użytku technicznego. Ta metoda jest częściej stosowana przy wstępnej obróbce ścieków.

Potem nadchodzi zwrot napowietrzenia. Woda wpływa do gigantycznych zbiorników, gdzie sprężone powietrze dostaje się pod wysokie ciśnienie, które jest uwalniane do cieczy przez rozpylacze. Czy kiedykolwiek widziałeś, jak działa sprężarka w zwykłym akwarium? W tym przypadku dzieje się to samo. Napowietrzanie pozwala nasycić wodę tlenem i wytrącić pozostałe zanieczyszczenia organiczne. Po tym zabiegu ciecz najczęściej trafia do specjalnych stawów, obsadzonych roślinnością wodną (biologiczne oczyszczanie ścieków). I tylko wtedy woda jest uważana za odpowiednią do użytku technicznego. Może być podlewane sadzeniem warzyw i owoców, a także odprowadzane do naturalnych zbiorników.