Сточные воды: определение, виды, способы учета и очистки

Одним из источников загрязнения природных водоемов являются  сточные воды. Что входит в это понятие? Так называют любые воды, в том числе и выпадающие в виде атмосферных осадков, которые посредством канализационных отводов выводятся с территории населенных пунктов и промышленных предприятий. Большинство крупных населенных пунктов оснащены централизованными системами сбора стоков, их отведения и очистки. Такие системы называются центральной канализацией.

Сточные канализационные воды

Любые сточные воды содержат загрязнения, поэтому они нуждаются в очистке. Сброс неочищенных стоков создает серьезную экологическую проблему, загрязняя водоемы и почвы. Поэтому вопросы утилизации, обеззараживания и очистки стоков являются важной частью природоохранных мероприятий.

Характер загрязнений, содержащихся в сточных водах, может быть разным. Так, если канализационные стоки, отводимые от жилых домов, содержат, в основном, органические включения, то промышленные стоки могут иметь различные химические и радиационные загрязнения. Значит и методы очистки для таких вод нужно применять разные.

Типы загрязнений в стоках

Отводимые сточные воды могут содержать следующие типы загрязнений:

  • Механические. Это нерастворенные в воде примеси и мусор.

Важно! Ливневые сточные воды, отводимые с улиц городов системами ливневых канализаций, в основном, содержат именно механические примеси.

  • Химические. К этому типу загрязнений относят присутствие в стоках растворенных или находящихся в виде взвесей органические или неорганические химические вещества. Химические примеси могут быть токсическими или нет.
  • Биологические. Данный тип загрязнений подразумевает наличие в воде различных бактерий, грибков и других патогенных микроорганизмов.
  • Радиоактивные. Это загрязнение стоков радиоактивными веществами.

Важно! Несколько особняком стоит так называемый «тепловой» тип загрязнения. Так говорят, если предприятия (чаще всего, энергетического профиля) сбрасывают в водоемы горячую воду. Несмотря на то, что такая вода является технически чистой, она может нанести серьезный экологический урон водоему, сокращая количество его обитателей.

Классификация стоков по их происхождению

Пример трубы со сточными водамиВсе образующиеся в процессе жизнедеятельности человека сточные воды можно поделить на три большие группы:

  • Атмосферные или дождевые. Этот тип стоков образуется в результате выпадения осадков. Вода, стекая с крыш, асфальтовых и бетонных покрытий улиц и площадей, увлекает за собой разнообразный мусор, поэтому и такие стоки нуждаются в очистке.
  • Производственные сточные воды образуются на различных предприятиях, на которых вода используется в производственном цикле.
  • Бытовые стоки поступают из жилых домов. Это вода, отводимая от предметов сантехники – ванн, унитазов, раковин и пр.

Важно! Если состав бытовых и атмосферных стоков более или менее стабилен и хорошо известен, то производственные воды могут содержать самые разные загрязнения, в зависимости от ассортимента веществ и технологий, используемых в производственном цикле.

Состав загрязнений

  • Наиболее чистыми, то есть содержащими меньше всего загрязнений считаются дождевые сточные воды. Как правило, такие стоки нуждаются только в фильтрации, то есть отделении механических примесей.
  • Производственные стоки могут иметь разную степень загрязненности. К числу самых чистых относят воду, которая используется для охлаждения агрегатов и трубопроводов. В производственных стоках могут содержаться только неорганические или, напротив, органические примеси, или комбинация обоих типов. Неорганические примеси преобладают на содовых, сульфатных или азотно-туковых заводах, на обогатительных фабриках по производству цветных металлов и пр. Органические примеси образуются на нефтехимических, целлюлозно-бумажных производствах.

Важно! Одним из наиболее опасных органических загрязнителей органического типа является фенол. Это вещество входит в состав стоков коксо- и нефтехимических производств.

  • Состав бытовых стоков достаточно стабилен. В них содержатся, в основном органические примеси, а также различные типы бактерий, в том числе и патогенные.

Оценка степени загрязнения сточных вод

Поскольку сточные воды имеют сложный состав, произвести оценку содержания каждого из загрязняющих веществ чрезвычайно сложно. Поэтому при проведении анализов выбирают такие показатели, которые могут характеризовать суммарные свойства воды без выделения и идентификации отдельных веществ.

Проверка уровня загрязнения сточных водК примеру, при оценке органолептических показателей (цвет, запах) не проводится выделение каждого из веществ, которое придает окраску или запах воде. Для определения состава используется суммарный санитарно-химический анализ сточных вод, в который входят химические, физико-химические и санитарно-биологические тесты.

При проведении полного санитарно-химического анализа производится оценка следующих показателей:

  • Температура, запах, цвет, прозрачность.
  • Уровень кислотности (pH), сухой остаток, содержание взвешенных веществ.
  • Химическая потребность в кислороде (хпк сточных вод), биохимическая потребности в кислороде (бпк), содержание азотных соединений, фосфатов, сульфидов, хлоридов.
  • Присутствие тяжелых металлов, радиоактивных и токсических веществ.
  • Содержание ПАВ, нефтепродуктов, растворенного кислорода.
  • Определение микробного числа, присутствия бактерий группы кишечных палочек, яиц гельминтов.

Важно! Помимо стандартных анализов на городских очистных сооружениях могут проводиться дополнительные исследования для определения содержания группы веществ, которые могут содержаться в стоках, отводимых от местных промышленных предприятий.

Учет количества сточных вод

Оборудование для учета объемов стоковДля начисления оплаты за пользование канализацией необходим учет сточных вод, то есть измерение их количества. Это весьма актуально для больших производственных предприятий, где объем стоков велик. Для количественной оценки используются специальные приборы учета сточных вод – высокотехнологичные изделия, обеспечивающие высокую степень точности измерений.

Для чего нужна их установка? Дело в том, что ранее было принято считать, что расход канализационных стоков примерно равен количеству израсходованной воды. А поскольку счетчиками воды все пользуются достаточно давно, то их показания и принимали за основу при расчете оплаты.

На самом деле, далеко не на всех предприятиях количество израсходованной воды соответствует количеству стоков. К примеру, часть воды может быть потрачена на мойку оборудования, полив территории и пр. Нередко в канализацию уходит не более 70% использованной воды и даже еще меньше. Поэтому, учитывая современные расценки на услуги водоотведения, установка приборов учета является весьма выгодным мероприятием.

Методики измерения количества стоков

Системы канализации бывают напорными и самотечными. В первом случае, для транспортировки стоков используются насосы, во втором – жидкость передвигается по трубам (или по каналам) под действием сил гравитации.

Измерение объемов сточных водВ системах напорной канализации произвести замеры количества стоков достаточно просто. В этом случае, используются приборы, которые работают по тому же принципу, что и датчики, устанавливаемые в системе водопровода. Единственным отличием при измерении количества сточных вод является то, что поток движется с меньшей скоростью и в жидкости содержится множество загрязнений.

Несколько сложнее наладить учет расхода стоков при использовании самотечных систем канализации. В этом случае, приходится измерить количество жидкости, находящейся в незаполненной трубе.

В этом случае, применяют электромагнитный или ультразвуковой расходомер сточных вод. В процессе измерения производятся замеры не только скорости движущегося потока, но и замер наполняемости трубы, то есть измерения ведутся по принципу «скорость-площадь».

Важно! В расходомерах сточных вод используются датчики доплеровского типа, они могут быть, как погружными, так и накладными.

Способы очистки

Установка для очистки стоковВ природе все предусмотрено, поэтому вода в водоемах обладает способностью к самоочищению. Однако этот процесс происходит небыстро, поэтому с большим потоком стоков естественные методы очищения не справятся. Очистка стоков – это обработка с целью удались из воды максимальное количество загрязнений. Способы, которыми обрабатывают сточные воды, можно разделить на несколько групп, это:

  • Механические;
  • Физико-химические;
  • Химические;
  • Биологические.

Каждый из названных способов может быть применен по отдельности, но лучшего результата удается добиться при использовании комбинации нескольких методов.

Механические методы

Механическая очистка сточных водПри использовании механической очистки применяют два способа:

  • Отстаивание;
  • Фильтрация.

В первом случае применяются отстойники для сточных вод. Здесь происходит разделение веществ на фракции в зависимости от их удельного веса. Для фильтрации используются различные фильтры, которые позволяют отделять крупные включения.

При использовании механического метода можно добиться удаления 65-70% примесей из бытовых стоков и примерно 95% примесей из ливневых стоков.

Химические методы

При использовании химических методов в очищаемую среду добавляют специально подобранные химические реагенты. Эти вещества вступают в реакцию с веществами-загрязнителями с образованием нерастворимых веществ, которые осаждаются на дно отстойника.

При использовании химического способа можно добиться удаления около 95% загрязнений, растворенных в воде, и около 25% нерастворенных веществ.

Физико-химические методы

Станция физико-химической очистки стоковПри использовании этих методов сточные воды подвергаются специальной обработке, позволяющей удалить, как растворенные, так и нерастворенные загрязнения. Чаще всего, применятся следующие методы:

  • Коагуляция. В этом случае, в сток вводятся специальные вещества, под действием которых мелкие взвешенные частицы слипаются, образуя крупные агрегаты, которые оседают на дно.
  • Флокуляция. Этот процесс имеет тот же принцип, что и коагуляция, но реагенты при его использовании применяют другие.
  • Экстракция. Это метод извлечения из жидкости определенных веществ. Он достаточно дорог, поэтому применяется тогда, когда извлеченные вещества могут быть использованы повторно.

Как правило, физико-химические методы используются для переработки промышленных стоков, так как в них может содержаться большое количество разнообразных химических веществ.

Методы биоочистки

Для переработки бытовых стоков, содержащих много органики, применяют биологические методы. Они основаны на использовании присутствующих в природе бактерий, которые используются в естественных процессах самоочистки. В процессе своей жизнедеятельности бактерии перерабатывают органические включения, разлагая их на безопасные составляющие.

Биологические методы по очистке стоковСамые простые методы биоочистки используются в выгребных ямах и септиках. Тут органические отходы, осевшие на дно, подвергаются анаэробному брожению, то есть, обрабатываются микроорганизмами, способными существовать без доступа кислорода.

В современных очистных станциях дополнительно используется аэробная очистка, для этого в рабочую зону подается кислород воздуха. Аэробные процессы проходят намного быстрее и позволяют удалять большее количество загрязнений.

Итак, сточные воды – это результат использования воды в быту или на производстве. Сброс сточных вод без предварительной обработки запрещен, поэтому они должны быть направлены на очистные установки. Методы очистки выбираются в зависимости от степени и состава загрязнений. Так, для очистки бытовых стоков применяют механические и биологические способы обработки. Производственные стоки могут нуждаться в применении физико-химических и химических методов обработки.