Діяльність людини, як і будь-якого іншого живої істоти, обов`язково супроводжується виділенням чималої кількості відходів життєдіяльності. У сучасних умовах практично всі з них несуться вдалину водами каналізаційних річок. Нарешті, нашу цивілізацію практично неможливо собі уявити без величезної кількості заводів і інших підприємств, які також у безлічі продукують стічні води.
Про процес знешкодження стоків
Очищення стічних вод є процесом, після проходження якого стоки придатні для використання в технічних цілях або ж повернення в навколишнє середовище без шкоди для останньої. Словом, спосіб залежить від подальшого використання рідини. Наприклад, стічні води від раковин - не те ж саме, що вміст зливних ям, куди спускається вміст унітазу.
Чому це так важливо?
У квітні 1993 року понад 400 тисяч осіб в Мілуокі опинилися на лікарняному ліжку в результаті попадання в питну воду криптоспоридии. Після цього випадку, який отримав потужний резонанс в ВООЗ, світова громадськість стала набагато обережніше ставитися до тієї рідини, яка тече з-під кранів під виглядом «питної води». Ця думка тільки зміцніло після оприлюднення деяких випадків епідемій в Індії, в результаті яких сотні людей померли. Але ж справа була в звичайній кишкової палички, що потрапила у водогін з погано очищених стоків! Так що очищення стічних вод - надзвичайно важливий процес, який зберігає життя і здоров`я людей.
Будь-які забруднювачі докорінно змінюють смак, колір і запах рідини, не кажучи вже про її придатності для використання в харчових або технічних цілях. Найбільш небезпечними є промислові стоки, так як в них нерідко містяться такі концентрації важких металів і інших речовин, які в десятки і сотні разів перевищують самі «оптимістичні» ГДК. Звичайно, в цьому випадку все залежить від конкретного виробництва, яке скидає стічні води. Каналізація середньостатистичного міста в порівнянні з ними може здатися «джерелом», так як в ній, по крайней мере, не буває радіоактивних ізотопів або величезної кількості важких металів.
Класифікація стоків
Небезпечні забруднення, які роблять воду непридатною для пиття і використання в побутових цілях, можна кваліфікувати як фізичні, хімічні, біологічні чинники. Окремо стоїть викид радіоактивних ізотопів. Відповідно, класифікація забруднень буде ідентична причин, які їх викликають:
- Механічні фактори. Характеризуються різким збільшенням найменшої механічної суспензії в рідини.
- Хімічні. У воді підвищений вміст будь-яких хімічних сполук. При цьому не має значення, чи можуть ці речовини негативно впливати на здоров`я людського організму.
- Біологічні і бактеріологічні (побутові стічні води). Дуже небезпечний вид забруднень, так як в цьому випадку в воді перевищений вміст мікроорганізмів. На самому початку статті ми вже говорили, чим це загрожує.
- Теплові забруднення. Так називається скидання в річки та інші водойми води з ставків-охолоджувачів при ТЕЦ і АЕС. Не варто ставитися до цього різновиду легковажно, тому що подібні явища призводять до масової загибелі ендеміків, пристосованих до низьких температур води, які характерні саме для нашої місцевості.
- Радіоактивні. У воді і донних відкладах виявляються радіоактивні ізотопи. Таке буває, коли несправна система стічних вод на деяких промислових підприємствах або АЕС.
Характеристика основних різновидів відходів
У наших умовах найбільш поширені стоки трьох типів:
- Домішки неорганічного походження, включаючи навіть нетоксичні сполуки.
- речовини органічного походження.
- Змішані стоки.
Дуже небезпечні відходи металургійних виробництв, так як в них міститься величезна кількість важких металів і інших токсичних сполук. Вони змінюють фізичні властивості води. У тих водоймах, куди потрапляє ця отрута, гине все живе, включаючи дерева та іншу рослинність по берегах. Органіку ж скидають нафтопереробні комплекси та подібні виробництва. У стоках є не тільки порівняно безпечна нафту, але і гранично отруйні феноли і подібні до них речовини. Крім того, не слід скидати з рахунків підприємства тваринницького типу.
Вони викидають гігантську кількість органіки. Останній викликає різке погіршення органолептичних властивостей води. У водоймах, куди потрапляють стічні води підприємств, відбувається різке розвиток мікроскопічних водоростей, цвітіння, в рідині до мінімуму падає вміст кисню. Риби та інші гідробіонти гинуть. Виробництво електроніки, в тому числі травлення друкованих плат і випуск радіотехнічної продукції різних типів, дає стоки змішаного типу. У їх складі є барвники, важкі метали, ацетон, феноли та інші сполуки.
Небезпека попадання в воду нафтопродуктів
В даний час вчені всього світу б`ють на сполох, тому що в Світовий океан потрапляє величезна кількість нафти. Вона утворює на поверхні води найтоншу плівку, яку часом можна помітити тільки по райдужним розлучень. Це не тільки призводить до значного погіршення органолептичних властивостей рідини, але і до різкого зниження надходження кисню, який потрапляє в океан шляхом дифузії. Знову-таки страждають гідробіонти, причому особливо б`є брак цієї речовини по коралів, чисельність яких в морях і океанах катастрофічно падає з кожним роком. Всього лише 10 мг нафти і нафтопродуктів роблять воду абсолютно непридатною для пиття і життя живих істот.
Надзвичайно небезпечні феноли, про які ми неодноразово згадували вище. Вони присутні в стоках практично всіх промислових підприємств. Особливо це відноситься до тих з них, які займаються виробництвом коксу. У присутності цих речовин відбувається масова загибель мешканців ставків, річок, морів і океанів, а сама вода набуває вкрай неприємний, гнильний запах.
Які в них є речовини?
На очисні споруди стічних вод потрапляють стоки наступного складу:
- Білки - 28%.
- Вуглеводи - 17,5%.
- Жирні кислоти - 10%.
- Масла, жири - 27%.
- Детергенти - 7%.
Як можна помітити, основна частка забруднюючих речовин - органіка. У промислових умовах обговорювати якийсь склад стічних вод безглуздо, так як в кожному випадку він свій. Зокрема в деяких випадках прямо в річку (!) Скидається нібито очищена «вода», яка за зовнішнім виглядом і складом нагадує використане моторне масло.
Основні джерела забруднень
Як правило, в забрудненні середовища винні промислові та соціальні об`єкти, а також тваринницькі і птахівницькі ферми. Дуже небезпечні тверді відходи, які утворюються при відкритій розробці родовищ корисних копалин, а також стоки, що утворюються в процесі переробки деревини. Водний і залізничний транспорт дають чимало відходів біологічного походження. При попаданні в водні джерела вони викликають їх обсіменіння кишковою паличкою або яйцями глистів. Особливо небезпечно, коли вище за течією річки стоїть якийсь медичний заклад.
Загальні відомості про процес очищення
Обробка включає в себе наступні способи:
- Механічні. Так само як фільтрація, яку використовують всі очисні споруди стічних вод, а також відстоювання.
- Фізичні. Це електроліз, аерація, обробка стоків ультрафіолетовим випромінюванням.
- Хімічні методи. Застосовуються спеціальні склади для осадження і знезараження речовин, які можуть міститися в стоках.
- Біологічне очищення стічних вод. У цьому випадку використовуються рослини, що засвоюють органіку, а також деякі види найпростіших, равликів і риб.
Загальна обробка
Перед початком обробки проводиться підготовча робота. Точніше, аналіз стічних вод. Фахівці хімічних лабораторій визначають, які саме забруднювачі в них містяться. Це допомагає вибрати кращу стратегію по їх нейтралізації. Загальна процедура очищення стічних вод включає відсіювання: твердих частинок, бактерій, морських водоростей, рослин, неорганічних домішок і органічних речовин. Видалення твердих частинок - найпростіший етап. Він включає в себе фільтрацію і осадження шляхом відстоювання. Куди складніше очистити стічні води від тонких суспензій, які звичайними фільтруючими матеріалами не затримуються.
Одним з найбільш простих і дешевих методів, який, тим не менш, забезпечує високу ступінь очищення, є використання активованого вугілля. Фільтри з цим матеріалом використовуються практично на всіх підприємствах, керівництво яких серйозно ставиться до захисту навколишнього середовища.
Як працює активоване вугілля?
Головною перевагою вугілля є його висока здатність до абсорбції. Простіше кажучи, на поверхні частинок цієї речовини є така кількість пір, що вони можуть затримати таку кількість забруднюючих воду з`єднань, яке в кілька разів перевищує обсяг самого вугілля. Саме процес уловлювання, зв`язування забруднюючих реагентів і називається абсорбцією. Слід зазначити, що з метою очищення питної води вугілля використовувався ще до нашої ери. Активне дослідження і виробництво цього матеріалу почалося під час двох світових воєн. Факторами, що впливають на поглинання, є розмір частки, площа поверхні, структура пов`язують речовини, кислотність середовища (pH-фактор), температура, яку мають стічні води.
Які саме речовини може зв`язувати активоване вугілля?
Деревне вугілля поглинає багато речовин, починаючи від кольорових металів і закінчуючи складними органічними сполуками (наприклад, фенолами). Звичайно, від радіоактивних з`єднань він не захистить, але основні види неорганічних і органічних домішок з його допомогою видалити можна.
Коагуляція забруднюючих речовин
У деяких випадках для очищення можуть бути використані спеціальні рідини, до складу яких входять частки колоїдних речовин. Для чого вони потрібні? Все просто - мікроскопічні частинки, об`єднуючись з молекулами забруднюючих речовин, змушують їх випадати в осад. Явище відоме як коагуляція. У деяких очисних спорудах використовується також метод електролізу. Метод схожий з попереднім, так як іони, що утворюються при цьому процесі, також сприяють осадженню забруднюючих домішок.
Навпаки, сучасні дослідники все частіше пропонують методи, при яких використовуються масивні молекули, які з більшою ефективністю можуть пов`язувати і осаджувати забруднювачі. Такий процес називають флокуляцией.
Використовувані хімічні сполуки
Як ми вже і говорили, очищення стічних вод може передбачати використання негативно заряджених іонів. Історично для цих цілей використовується сульфат алюмінію, а також вапно. Ці сполуки викликають різку зміну рН води, що призводить до загибелі патогенних мікроорганізмів, які у великій кількості містяться в стоках. У деяких випадках можуть використовуватися речовини на основі тривалентного заліза. Деякі хіміки вважають, що подібні методи могли використовувати ще єгиптяни за дві тисячі років до нашої ери. Відмінно тримає в облозі органіку також перманганат калію.
Детальніше про метод відстоювання
Як би там не було, але пов`язана органіка випадає у вигляді пластівців або гелю. Ці осади стічних вод можуть бути з легкістю виловлені за допомогою найпростішого механічного фільтра. Даний метод працює краще за все з відносно щільними частинками (наприклад, мулом та іншими важкими органічними домішками), в той же час більш легкі частинки (наприклад, мікроскопічні морські водорості) краще видаляються за допомогою відстоювання. Осадітельного чан повинен бути досить великим, щоб заповнення його йшло як можна повільніше. Пов`язано це з тим, що для нормального протікання процесу потрібно не менше чотирьох годин. Після того як органічні і неорганічні домішки осядуть на дно, воду можна вважати умовно очищеної, придатної для використання в технічних цілях. Цей метод частіше використовується при попередній обробці стоків.
Потім приходить черга аерації. Вода надходить в гігантські чани, куди потрапляє стиснене повітря під великим тиском, що виводиться в рідину за допомогою розпилювачів. Ви коли-небудь бачили, як працює компресор в звичайному акваріумі? В цьому випадку відбувається практично те ж саме. Аерація дозволяє наситити воду киснем і вивести в осад залишилися органічні домішки. Після такої обробки рідина найчастіше подається в спеціальні ставки, засаджені вищою водною рослинністю (біологічна очистка стічних вод). І тільки потім вода вважається придатною для використання в технічних цілях. Нею можна поливати посадки овочів і фруктів, а також скидати в природні водойми.
