CC BY
18
МЕТОДЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД, ПОЧВ, ГРУНТОВ, ДОННЫХ И
ИЛОВЫХ ОСАДКОВ
О.В. Кондратьева, канд. техн. наук, доцент О.Н. Ивашова, канд. с.-х. наук, доцент Н.В. Гавриловская, канд. техн. наук, доцент
Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева (Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2500-1000-2022-10-2-86-90
Аннотация. В данной работе сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы загрязняющих веществ, которые могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворенном состоянии. Сточные воды условно делятся на бытовые, производственные и ливневые. Они отличаются друг от друга происхождением, составом и биологической активностью. В настоящее время сточные воды в чистом виде практически не встречаются, за исключением небольших населенных пунктов или отдельных объектов.
Ключевые слова: сточные воды, загрязнение, аэротенки, очистные сооружения, примесь, очистка.
Из всех геофизических сред почвенный покров служит наиболее опасным звеном циркуляции промышленных и сельскохозяйственных токсических веществ. Загрязнение земель происходит путем непосредственного поступления загрязняющих веществ в почву или они концентрируются в ней через выбросы в атмосферу. Загрязненные земли - те, которые в результате поступления и концентрации в них загрязняющих веществ частично или полностью теряют свои продуктивные способности.
Сточные воды представляют собой сложные системы загрязняющих веществ, которые могут находиться в растворенном, каллоидном и нерастворенном состоянии. Условно сточные воды делятся на бытовые, производственные и ливневые (дождевые). Они отличаются друг от друга происхождением, составом и биологической активностью.
Бытовые сточные воды образуются в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей и характеризуются присутствием загрязнителей минерального и органического происхождения. Минеральные соединения представлены солями аммония, фосфатами, хлоридами, гидрокарбонатами. Основная часть безазо-
тистых органических веществ представлены углеводами и жирами.
Азотсодержащие соединения представлены белками и продуктами гидролиза. Особую форму загрязнителей представляют микроорганизмы, в том числе болезнетворные.
Производственные сточные воды обладают большим разнообразием, их состав зависит от характера производственного процесса. В зависимости от состава примесей - загрязнителей и специфичности их воздействия на водные объекты. Концентрации и состав примеси - загрязнителей сточных вод зависят от технологии производства и могут быть определены в каждом конкретном случае специальными исследованиями, которые представлены в работе [5].
Дождевые сточные воды характеризуются большим разнообразием примесей. Качество и состав поверхностного стока зависят от множества факторов, в том числе общей санитарной обстановки территории населенных мест, видов и характеристики промышленных предприятий, режима течения и т.д. Большое разнообразие местных условий делает невозможным провести усредненные показатели качества поверхностного стока в целом.
Промышленные сточные воды от вредных примесей очищают механическими, физико-химическими, химическими, биохимическими и термическими методами.
Механическая очистка сточных вод обычно предшествует биологической и физико-механической очистке, сооружения механической очистки обычно составляют первую очередь строительства очистных станций. Также эту очистку применяют для отделения нерастворимых примесей методами процеживания, отстаивания, фильтрования.
Используемое оборудование при механической очистке: решетки, песколовки, отстойники, тонкослойные отстойники, преаэраторы, биокоагуляторы, нефтеловушки, гидроциклоны, фильтры представлены в работе [6].
Физико-химические методы очистки, основанные на изменении физического состояния загрязнителя. Применяются для удаления из сточных вод суспензированных и эмульгированных примесей, а также растворенных неорганических и органических веществ. К ним относят: коагуляцию и флокуляцию, флотацию, ионный обмен, адсорбцию, экстракцию, обратный осмос, ультрафильтрацию, кристаллизацию, дистилляцию, реактификацию, электродиализ, дезорацию. Эти методы в большинстве случаев требуют применения дорогих реагентов, однако ввиду их эффективности, а иногда невозможности решить задачу другим способом, их широко применяют в промышленности, особенно для очистки сточных вод с малой концентрацией загрязнителей [2].
Химическую очистку применяют в случае. Когда выделение загрязнений возможно только в результате химических реакций между загрязнителями и вводимыми реагентами с образованиями новых веществ, легко удаляемых из сточных вод. При химической очистке протекают реакции конденсации, окисления, нейтрализации, в результате которых получаются нетоксичные вещества, растворимые в воде соединения превращаются в нерастворимые и легко отделяются, кислые и щелочные осадки - нейтрализуются. Этот метод очистки требует большого расхода реаген-
тов, кроме того, образующиеся новые, пусть нетоксичные, соединения все же загрязняют водоем и требуют дополнительной очистки другими способами.
Биохимическая очистка сточных вод основана на способности некоторых микроорганизмов разрушать органические и некоторые неорганические соединения (сульфиды, соли аммония), превращая их в безвредные продукты окисления: воду, двуокись углерода, нитрат - и сульфат -ионы и др. Очищенные биохимическим методом сточные воды отвечают санитарно-гигиеническим требованиям и рыбохо-зяйственным нормативам, их можно спускать, а также использовать в оборотном водоснабжении. Целесообразна биохимическая очистка производственных сточных вод совместно с хозяйственно-бытовыми водами, так как последние приносят азотистые вещества, необходимые для питания и размножения микроорганизмов. Недостатком биохимической очистки является малая скорость окислительных процессов, вследствие чего необходимы очистные сооружения больших объемов.
Способ термической очистки сточных вод заключается в полном окислении при высокой температуре (при сгорании) загрязняющих веществ с получением нетоксичных продуктов сгорания и твердого остатка. Возможно, различные варианты применении термического способа, начиная от полного уничтожения стоков или загрязненного ила с небольшим количеством твердого остатка и до значительного уменьшения (упаривания) их, после чего концентрированные растворы можно либо захоронить в отвалах, либо использовать для получения ценных продуктов. Но в любом варианте термическая очистка исключает загрязнение стоками водоемов, это является ее большим достоинством. Также при этой очистке используется оборудование: выпарные аппараты, распылительные сушилки, аппараты для получения твердого продукта и др.
Одним из перспективных способов очистки сточных вод является ионный обмен. Ионитами можно извлекать из сточных вод соединения мышьяка и фосфора, цианистые соединения и радиоактивные
вещества, соли тяжелых металлов: хрома, никеля, цинка, свинца, ртути и др. В ряде случаев очистка от этих веществ другими способами малоэффективна или при ней образуются большие объемы сильнооб-водненных осадков, что не происходит при ионном обмене. Кроме того, соли цветных металлов имеют техническую ценность и их утилизация снижает затраты на очистку. Для очистки используют синтетические ионообменные смолы различных марок [1].
Практическое применение находят способы электрохимической очистки стоков, содержащих стоки металлов, кислот, щелочей, которые позволяют одновременно с очисткой извлекать и использовать основную массу ценных продуктов.
Распространение получает очистка методом обратного осмоса (гиперфильтрации), при котором очищаемые стоки непрерывно фильтруются под давлением через полупроницаемые мембраны разных видов, задерживающие частично или полностью молекулы или ионы растворенного вещества. Преимущество этого способа: простота аппаратуры, работа при обычной температуре, очистка воды от неорганических, органических и бактериальных загрязнений, малая зависимость эффективности очистки от концентрации загрязнений, возможность использования ценных продуктов [4]. Недостатки - высокая стоимость мембран и ими быстрая изнашиваемость.
Используется очистка ультразвуковыми колебаниями сточных вод, содержащих фенолы, поверхностно-активные вещества, цианиды и другие
трудно окисляющиеся вещества.
Водоемы имеют способность к самоочищению, так как поступающие загрязнения в большинстве случаев способны к разрушению.
Этот процесс происходит вследствие уменьшения концентрации загрязняющих веществ в результате их разбавления, выпадения осадков, основным же фактором самоочищения является биохимический распад органических веществ под действием микроорганизмов. Самоочищение - важное явление, облегчающее поддер-
жание нормально санитарного режима в водоеме, и на некотором протяжении оно выполняет роль очистного сооружения. Обмеление рек вызывается как ростом донных наносов (или и других отложений), так и ростом придонных водорослей из-за снижения скорости течения и роста загрязнения воды, особенно органическими отходами.
Существенный вклад в заиливание и загрязнение рек и донных отложений вносят и повсеместная деградация берегов рек и прибрежных лугов, которые человек практически уничтожил, тем самым исключив естественный природный механизм очистки и регулирования, открыв прямой доступ в реку стокам с ферм и полей.
Ведутся перспективные работы по разработке использования илов для различных строительных смесей и растворов, что может обеспечить снижение стоимости строительных материалов.
При большом содержании органических веществ в донных отложениях после их обезвоживания возможно использование их в качестве топлива или источника газа, а также в качестве субстрата для микроорганизмов при производстве активного ила, который может быть использован для очистки сточных вод в аэротенках.
Из всех геофизических сред почвенный покров служит наиболее опасным звеном циркуляции промышленных и сельскохозяйственных токсических веществ. Загрязнение земель происходит путем непосредственного поступления загрязняющих веществ в почву или они концентрируются в ней через выбросы в атмосферу [3].
Загрязненные земли - те, которые в результате поступления и концентрации в них загрязняющих веществ частично или полностью теряют свои продуктивные способности.
Для очистки загрязненных грунтов могут использоваться следующие методы:
1. извлечение и надежное захоронение является самым распространенным методом;
2. уничтожение на месте;
3. фиксация загрязнителей на месте.
Наиболее предпочтительный метод восстановления загрязненных грунтов - это
обеспечение деструкции загрязнителя на грунта с последующим складированием в месте. Метод основывается на химических специальные отвалы - амбары. особенностях загрязнителя и условий Биологический этап - включает в себя
окружающей среды. рыхление почв и их аэрирование, выделе-
Нефть и нефтепродукты являются од- ние из почв природных микроорганизмов, ним из самых распространенных и опас- наращивание их, внесение в смеси с пита-ных загрязнителей почв. Технология тельной средой в почву и амбары. очистки грунтов от нефтепродуктов вклю- Фитологический этап - включает в себя
чает: посев травосмеси.
1. определение уровня загрязнения Для очистки почв, загрязненных тяже-грунтов по глубине и по площади; лыми металлами и органическими веще-
2. оценку инженерно-геологических ствами, могут применяться различные хи-климатических условий. мические реагенты, в частности соедине-
Технический этап очистки грунтов - ния кремния, которые приводят к процессу откачка нефтепродуктов с поверхности отвердения с получением конечного твер-земли и снятия сильно загрязненного дого продукта бетона, устойчивого к выщелачиванию.
Библиографический список
1. Очистные сооружения в 2 Ч. Часть 1: Учебник и практикум / В.И. Каракеян, В.Б. Кольцов, О.В. Кольцова, В.И. Каракеян. - 1-е изд. - М.: Изд-во Юрайт, 2017. - 277 с.
- (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-02026-7. - EDN ZSWPTZ.
2. Очистные сооружения в 2 ч. Часть 2: Учебник и практикум / В.И. Каракеян, В.Б. Кольцов, О.В. Кольцова, В.И. Каракеян. - 1-е изд.. - М.: Изд-во Юрайт, 2017. - 314 с.
- (Профессиональное образование). - ISBN 978-5-534-02028-1. - EDN ZSWPUJ.
3. Исупова, Т.Н. Возможности провоцирующих задач при реализации проблемного обучения на примере темы «Базы данных» / Т.Н. Исупова, М.В. Петухова // Вестник гуманитарного образования. - 2017. - № 2. - С. 20-26. - EDN ZEUQNB.
4. Кольцов, В.Б. Теоретические основы защиты окружающей среды: учебник для вузов / В.Б. Кольцов, О.В. Кондратьева. - М.: Прометей, 2018. - 734 с. - ISBN 978-5-906879-790.
5. Палиивец, М.С. Взаимное влияние в арматурных элементах и узлах напорных водоводов: Монография. - Saarbrucken, Deutschland: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. - 216 с. - ISBN 978-3-659-43590-4. - EDN XXWLAM.
6. Снежко, В.Л. Эффект взаимного влияния регулируемой задвижки и тройника в напорном водоводе / В.Л. Снежко, М.С. Палиивец // Приволжский научный журнал. -2010. - № 1 (13). - С. 59-65. - EDN MNLAFX.
METHODS OF DISINFECTION OF WASTEWATER, SOILS, SOILS, BOTTOM AND
SILT SEDIMENTS
O.V. Kondratieva, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
O.N. Ivashova, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
N.V. Gavrilovskaya, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after
K.A. Timiryazev
(Russia, Moscow)
Abstract. In this paper, wastewater is a complex heterogeneous system of pollutants that can be in a dissolved, colloidal and undissolved state. Wastewater is conventionally divided into domestic, industrial and stormwater. They differ from each other in origin, composition and biological activity. Currently, wastewater in its pure form is practically not found, with the exception of small settlements or individual objects.
Keywords: wastewater, pollution, aeration tanks, sewage treatment plants, impurity, purification.
