Очистка промышленных сточных вод

Прежде чем начать разговор о промышленных сточных водах, давайте обратим наше внимание на бытовые стоки (канализацию), так как проектировщики очистных сооружений часто начинают карьеру и, почти наверняка, свое образование в сфере инженерного обеспечения охраны окружающей среды, наблюдая за устройством канализации и станций очистки бытовых сточных вод. Последнее позволит воссоздать в воображении привычную схему, которую читатель может использовать для сравнения с промышленными сточными водами и сооружениями по их очистке.

Бытовые сточные воды

Бытовые стоки (канализация) - это сточные воды, спускаемые из санузлов жилых помещений, офисов, коммерческих объектов, предприятий и различных государственных организаций и учреждений. Бытовые стоки представляют собой сложную смесь, состоящую, главным образом, из воды (приблизительно на 99%) вместе с органическими и неорганическими веществами. Эти вещества или примеси включают в себя взвешенные, коллоидные и растворенные компоненты. Так как бытовые сточные воды содержат продукты жизнедеятельности человека, они также содержат большое количество микроорганизмов, и некоторые из них могут оказаться патогенными. В сточных водах могут присутствовать такие бактериальные заболевания как холера, тиф и туберкулез. Среди вирусных заболеваний – инфекционный гепатит. Неорганические составляющие включают в себя:

• хлориды и сульфаты
• различные формы азота и фосфора
• карбонаты и бикарбонаты

Все эти вещества поступают в стоки с экскрементами, мочой, пищевыми отходами, также со сточными водами после купания, мойки или стирки, и, благодаря последнему, в бытовые сточные воды попадают мыла, моющие средства и другие чистящие вещества. Бытовые сточные воды представляют модель потока с двумя пиками интенсивности – утром, до начала рабочего дня, и вечером, когда люди возвращаются домой. Особенно заметны эти пики увеличения сточных вод при небольшом населении и, следовательно, меньших канализационных сетях.

Изменения характеристик канализационных вод в таких сообществах относительно малы, хотя различия их характеристик между сообществами легче выявить. Несмотря на эти вариации, состав бытовых сточных вод таков, что они с легкостью подлежат биологической очистке, исходя из доступности и наличия баланса между углеродистыми компонентами и питательными веществами. Способность данных сточных вод к биоразложению можно вычислить , зная их химическое потребление кислорода (ХПК) и соответствующее значение БПК5 (пятидневный БПК) и задается соотношением:

• Азот (N) чаще всего представлен в форме органического азота и аммонийного азота (Amm-N). Присутствие нитратов (NO3-N) маловероятно, так как этому не способствуют условия канализации, более вероятен вызванный бескислородными реакциями распад нитратов.
• Фосфор (P) представлен в виде комбинации органического фосфора и фосфатов (PO4).
• Уровень pH в канализационных водах находится в пределах 6–9 , подобный показатель pH считается подходящим для протекания биологических процессов.
• БПК5, ОВЧ (общее количество взвешенных частиц) и ОСАК (общее содержание азота по Кьельдалю), используемые для нужд проектирования станции равны соответственно 250, 300 и 40 мг/л−1. Как уже говорилось ранее в этом параграфе, характеристики бытовых (канализационных) сточных вод могут изменяться в зависимости от сообщества или района, таким образом, можно встретить показатель БПК5 неочищенных сточных вод равный 500 мг/л–1.

Промышленные сточные воды

Промышленные сточные воды, включая агропромышленные стоки, имеют различный состав, в зависимости от типа промышленности и обрабатываемых материалов. Некоторые сточные воды могут быть весьма насыщенными органическими соединениями, иметь высокую способность к биоразложению, иметь в основном неорганический состав или быть потенциально ингибирующими. Это означает, что показатели ОВЧ, БПК5 и ХПК могут составлять десятки сотен мг/л − 1.

Благодаря таким высоким концентрациям органических веществ, промышленные сточные воды могут также иметь недостаток питательных веществ. В отличие от бытовых (канализационных) сточных вод показатели уровня pH промышленных сточных вод часто бывают более 6–9. Такие показатели соответствуют сточным водам с высоким содержанием растворенных солей металла. Картина потока промышленных сточных вод будет также отличаться от канализационных, в связи с тем, что на природу потока промышленных стоков оказывает влияние характер проводимых на предприятии операций, нежели действий, обычных для бытовой обстановки. Наиболее значимым фактором, влияющим на характер потока промышленных сточных вод, является сменный характер работы на заводе или фабрике.

Длительность смены может достигать 8 или 12 часов, число смен в день может достигать трех. Это означает, что поток промышленных сточных вод может иметь более двух пиков интенсивности, а в некоторые части дня поток может вовсе отсутствовать. Рабочая неделя на заводах может длиться от пяти до семи дней, следовательно, в те дни, когда промышленное предприятие не работает, интенсивность потока равна нулю. В отличие от более узкого диапазона вариаций характеристик различных образцов бытовых сточных вод, промышленные сточные воды могут иметь коренные различия, даже в том случае, если образцы взяты с предприятий одного и того же типа промышленности, но из разных районов. Причиной таких различий служит адаптация технологий под различный тип местности, а также характеристики используемого сырья. Помимо всего вышеназванного, характеристики сточных вод одного и того же предприятия также могут со временем меняться, в связи с тем, что промышленное предприятие может работать в режиме циклического производства / кампании или же осуществлять залповые выбросы вдобавок к регулярным сбросам сточных вод. Помимо этих регулярных операций, на промышленном предприятии могут происходить утечки и незапланированные сбросы, которые могут происходить не часто, но, тем не менее, оказывают весьма неблагоприятное воздействие на работу очистных сооружений.

Поэтому, разумным будет провести тщательный анализ сточных вод, а также внимательно изучить требования к их предочистке и очистке, прежде чем делать вывод о том, что характеристики данных сточных вод и требования к их очистке полностью соответствуют ранее встреченному образцу. Также немаловажным будет понимание сути функционирования промышленного предприятия.

В некоторых случаях промышленные сточные воды сбрасываются в канализационные системы, обслуживающие коммерческие объекты и жилые помещения. Такая комбинация потоков сточных вод называется городскими сточными водами, и качество этой смеси может варьироваться в зависимости от доли промышленных стоков в ней и типа промышленных предприятий, осуществляющих подобный сброс. Обычно происходит буферизация бытовых и коммерческих компонентов в городских сточных водах в рамках характеристик комбинированного потока. Тем самым, осуществление очистки комбинированных сточных вод происходит легче, чем очистка только промышленных стоков. Однако, даже в случае наличия возможности сброса промышленных стоков в канализацию, необходима определенная степень предварительной очистки сточных вод, прежде чем разрешение на подобный сброс будет получено.

Процедура предварительной очистки сточных вод может заключаться в приведении показателей уровня pH от 6 до 9 и сокращения показателей БПК5 до 400 мг/л − 1 , подобная процедура практикуется в настоящее время в Сингапуре (Pakiam et al., 1980). Подобные операции проводятся с целью предотвращения коррозии принимающих каналов канализации, а также защиты принимающих очистных сооружений от переполнения органическим субстратом.