ВОДОПОДГОТОВКА И ЭКОЛОГИЯ ВОДООТВЕДЕНИЯ

 

Экология водоотведения является составной частью экологии водного хозяйства. В ней рассматривается воздействие на окру­жающую природную среду и взаимосвязь жидких отходов че­ловеческой деятельности с разработкой нагрузок, норм исполь­зования и способов, предотвращающих деградацию жизненной среды, этими отходами.

Под жидкими отходами человеческой деятельности в данном случае понимаются все категории сточных вод, образующиеся в быту, на производстве, в окружающей среде, включая атмосфер­ные.

Создавая комфортные условия обитания, обеспечивая соци­ально-культурные и производственные потребности человека, водопроводная вода претерпевает качественные изменения, пре­вращаясь после её использования в жидкие отходы — сточные воды. Классификация сточных вод основана на их происхожде­нии (генезисе): хозяйственно-бытовые, производственные, атмо­сферные осадки и др.

Происхождение и состав промышленных сточных вод опре­деляется характером производства и водообеспечения.

На основании длительного изучения влияния различных хи­мических соединений на флору и фауну установлены предельно допустимые концентрации для водоемов различных категорий водопользования. При этом вещество нормируется по санитарно-токсикологическому, общесанитарному лимитирующему или органолептическому показателю вредности.

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) рекомендо­вана шкала Корте-Дубинина для оценки токсичности загрязня­ющих веществ. На первое место по степени отрицательного воз­действия на организм поставлены тяжелые металлы (135 бал­лов), на второе — пестициды (130 баллов), далее — нитраты (65 баллов).

Экологизация — это процесс неуклонного постепенного и последовательного внедрения систем технологических, упра­вленческих, организационных и других решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов и условий с улучшением или хотя бы с сохранением качества природной среды. Общая экологизация — объективный, более системный подход и осознание роли природы в жизни человека, новый этап культуры.

Применительно к технике, экологизация технологий означа­ет проведение мероприятий по предотвращению и снижению воздействия производственных процессов на природную среду. Одним из основных в комплексе таких мероприятий является разработка безотходных или малоотходных технологий и техно­логических цепей, имеющих на выходе минимум вредных выбро­сов.

Малоотходная технология является промежуточным этапом создания безотходной. Составными элементами их являются:

комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов;

уменьшение или полное исключение загрязнения окружа­ющей среды промежуточными продуктами, отходами производ­ства продукции;

— создание замкнутых систем производственного цикла.

Выполнение указанных мероприятий — длительная перспек­тива, связанная с экономикой, экологией, психологией и полити­кой. Еще в течение длительного времени будут образовываться отходы, которые необходимо обрабатывать, обезвреживать, ути­лизировать.

Первым шагом в этом направлении является создание систем повторного и оборотного водоснабжения. При создании оборот­ных и замкнутых систем водоснабжения необходимо рассматри­вать основной технологический процесс и очистку сточных вод как единое целое.

Следует отметить, что процесс экологизации будет связан с возрастанием стоимости мероприятий по охране гидро- и атмо­сферы. Однако данные затраты не затрагивают национального дохода. Они компенсируются предотвращенным или ликвиди­руемым ущербом, который наносится выбросами. Следствием выбросов будут увеличенные расходы на подготовку воды для нужд питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водо­снабжения; снижение продуктивности рыбного и лесного хозяй­ства, животноводства, урожаев; возрастание расходов на восста­новление природного состояния водоемов, на медицинское обслу­живание населения и т. д.

В условиях увеличивающейся антропогенной нагрузки очист­ные сооружения сточных вод уже мало рассматривать как толь­ко водоохранный объект. Помимо этого следует учитывать их воздействие на окружающую среду твердыми отходами (разме­щение, захоронения, отторжение земель, инфильтрационное за­грязнение подземных вод, выделение газов, патогенность), газо­выми выбросами (сероводород и др.) компонентами очищенных сточных вод.

Экологизации процессов очистки сточных вод способствуют следующие технические решения и мероприятия:

Механическая очистка — совершенствование гидро­динамических режимов существующих отстойных сооружений; применение вместо отстойников сетчатых установок; предвари­тельная обработка сточных вод перед осветлением коагулянта­ми; расширение применения технологических процессов очистки вод, использующих центробежные силы для разделения суспен­зии и эмульсий взамен гравитационных; совершенствование су­ществующих и разработка новых фильтровальных установок

Химическая очистка — применение более активных коагулянтов; совершенствование гидродинамических и массообменных характеристик, обеспечивающих полноту гидролиза, смешения, реакции; повторное использование шлаков и осадков химической очистки вод; выделение и утилизация в основном или вторичном производстве продуктов реакции; организация рациональной системы водоотведения производственных сточ­ных вод, обеспечивающих их взаимоочистку после объединения на локальных очистных сооружениях.

Физико-химическая очистка — расширение и совер­шенствование процессов гипер-, ультрафильтрации, экстракции, адсорбции, ионообмена, позволяющих выделять и возвращать в основное производство продукты, а очищенные воды, после корректировки состава до нормативных величин, использовать в оборотном водоснабжении; разработка и создание новых се­лективных типов сорбентов из сточных вод с целью вторич­ного использования, широкое использование жидких и твердых промышленных отходов в технологических процессах; развитие энергетически малоемких эффективных процессов, к числу ко­торых можно отнести использование в очистке вод электроэнер­гии, получаемой из биолиза, а также гальванокоагуляцию; раз­витие передвижной сервисной сети обслуживания абонентов по регенерации сорбентов, электрохимическому выделению тяже­лых металлов на катодах специальных установок, что позволит возвратить в технологию продукты, произвести с получением вторичного сырья регенерацию сорбентов и их же возвратить в цикл очистки вод; разработка методов предварительного фи­зического и химического воздействий на очищаемые воды; фи­зическая обработка (омагничивание, ультразвуковая, высокоча­стотная), приводящая к изменению физико-химических характе­ристик и соответственно к более глубокой степени выделения загрязнений из вод.

Биологическая очистка — применение метода пред­варительной анаэробной подготовки сточных вод; использова­ние искусственных носителей биомассы; широкое применение биосорбционных методов; регулирование соотношения групп ми­кроорганизмов; применение высшей водной растительности (эйхорния водная или водяной гиацинт, пистия, аир и пр.) в каче­стве самостоятельного фитореактора для очистки сточных вод сельскохозяйственных комплексов с получением биомассы и с ис­пользованием ее на корм скоту или в производстве биогаза; ис­пользование симбиотического альгобактериального сообщества (водоросли + бактерии) в очистке и доочистке сточных вод с искусственным освещением в темный период суток интенсивно­стью 120 пк/и. Продуцируемый бактериями при окислении ор­ганических веществ диоксид углерода усваивается водорослями, а выделяемый в результате фотосинтеза кислород используется микроорганизмами как акцептор электронов в метаболизме. При этом достигается глубокая очистка сточных вод и не требуется воздуходувок, компрессоров для биоокислителей.

В настоящее время наибольшую технологическую и эколо­гическую сложность представляет не очистка сточных вод, а проблема обработки и утилизации их твердой фазы.

Количество образующейся твердой фазы на очистных соору­жениях зависит от генезиса исходного состава и расхода сточ­ных вод, метода их очистки и составляет в среднем 0,01-3% от объёма. Влажность твердой фазы колеблется от 85 (предприятия стройиндустрии) до 99,8% (активный ил).

Основные задачи обработки шламов и осадков сточных вод: обезвоживание, обеззараживание и утилизация.

В зависимости от зольности они могут быть трех типов:

преимущественно минеральные (зольность более 70%);

преимущественно органические (зольность менее 30%);

смешанные (зольность 30-70%).

В настоящее время имеется промышленный опыт возврата в основное производство шламов очистки сточных вод стеколь­ных, оптико-механических, металлургических предприятий, за­водов по выпуску строительных изделий, некоторых химических производств, а также в качестве добавок во вспомогательные производства — мясокомбинаты; молокозаводы (технические жиры, ланолин, жирозаменители; гидролизные заводы (белково-витаминные концентраты); целлюлозно-картонно-бумажный комбинаты (производство древесно-волокнистых плит, картона, целлюлозы).

Утилизация шламов представляет сложную многовариант­ную проблему, основным вопросом которой является предотвра­щение вторичного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Наиболее распространенным способом утилизации шламов очистки сточных вод является складирование их на полигонах промышленных отходов (шламы подвергаются отвер­ждению цементом, битумом, остекловыванием, обработке поли­мерными связующими). Имеется опыт утилизации шламов тя­желых металлов в производстве строительной керамики, кирпи­ча, черепицы. Современные экологические подходы к формиро­ванию системы водоотведения гальванических производств учи­тывают цели утилизации.

При очистке сточных вод, в т. ч. и гальванических, надо увеличить единовременные затраты на полное разделение по­токов, что в конечном итоге повысит экологичность технологии. В странах с рыночной экономикой подобные подходы реализова­ны уже 12-15 лет назад.

Учитывая существующий опыт ряда стран, в перспективе следует ожидать появление очистных сооружений с улавливани­ем и обезвреживанием аэрозолей от аэрационных биоокислите­лей, а также размещение всех очистных сооружений в подземных выработках.