Під забрудненням водойм розумію зниження їх біосферних функцій та екологічного значення в результаті надходження в них шкідливих речовин.
Забруднення вод виявляється в зміні фізичних і органолептичних властивостей (порушення прозорості, забарвлення, запаху, смаку), збільшення вмісту сульфатів, хлоридів, нітратів, токсичних важких металів, скорочення розчиненого у воді кисню, поява радіоактивних елементів, хвороботворних бактерій і інших забруднювачів. Забруднення водних екосистем становить величезну небезпеку для всіх живих організмів і, зокрема для людини.
Таблиця 2.3.2. - Несприятливі наслідки для здоров'я людини, пов'язані зі споживанням забрудненої води.
| Характер споживання води | Забруднювачі води | Захворювання |
| З питвом і їжею | Біологічні патогенні бактерії віруси | Холера, дизентерія, черевний тиф, паротит, інфекційний гепатит, гастроентерит, |
| Умивання, прання, робота у воді | Паразити | Амебна дизентерія, гельмінтози, дерматити |
| Проживання поблизу водойм | Через комах переносників | Малярія, лихоманка, річкова сліпота, сонна хвороба |
| З питвом і їжею | Хімічні нітрати сполуки фтору миш'як селен ртуть свинець кадмій занадто м'яка вода ДДТ, органіка | Матгемоглобінемія ендемічний флюороз інтоксикація інтоксикація Мінамата інтоксикація ітай - ітай дегенеративні ураження серця інтоксикація, рак |
| Всі види споживання | Радіоактивні радіоізотопи: 226Ra, 235U, 90Sr, 131I, 137Cs | Радіоактивні поразки (Мозок, щитовидна залоза, кістки) |
Встановлено, що під впливом забруднюючих речовин в прісноводних екосистемах спостерігається падіння їх стійкості внаслідок порушення харчової піраміди в біоценозі, мікробіологічного забруднення, евтрофування та інших сприятливих процесів. Вони знижують темпи зростання гідробіонтів, їх плодючість, а в ряді випадків призводять до їх загибелі. Найбільш вивчений процес евтрофування водойм. Цей природний процес, характерний для всього геологічного минулого планети зазвичай протікає дуже повільно і поступово, але в останні десятиліття, у зв'язку із збільшеним антропогенним впливом, швидкість його розвитку різко збільшилася.
Прискорена (антропогенна) евтрофікація пов'язана з надходженням у водойми великої кількості біогенних речовин - азоту, фосфору та інших елементів у вигляді добрив, миючих речовин, відходів тваринництва, атмосферних аерозолів і т. д. У скоєних умовах евтрофікація водойм протікає в значно менш тривалі терміни - кілька десятиліть і менше.
Антропогенна евтрофікація вельми негативно впливає на прісноводні екосистеми, призводячи до перебудови структури трофічних зв'язків гідробіонтів, різкого зростання біомаси фітопланктону завдяки масовому розмноженню синьо-зелених водоростей, які викликають «цвітіння» води, що погіршують її якість і умови життя гідробіонтів. Синьо-зелених водоростей в результаті своєї життєдіяльності виробляють найсильніші токсини, які самі не використовують, але вони, потрапляючи в водну товщу, становлять небезпеку для живих організмів і людини.
Токсини можуть викликати цироз печінки, дерматити у людей, отруєння і загибель тварин. Тому основним обмежуючим фактором «цвітіння» синьо-зелених водоростей є зменшення скиду біогенних речовин (в основному фосфору) у водні екосистеми.
Також зростання маси фітопланктону супроводжується зменшенням різноманітності видів, що призводить до непоправної втрати генофонду, зменшення здатності екосистем до гомеостазу та саморегуляції.
Крім надлишку біогенних речовин на прісноводні екосистеми згубний вплив роблять і інші забруднюючі речовини: важкі метали (свинець, кадмій, ртуть тощо), Феноли, СПАР та ін. Отруйна дія стічних вод проявляється в залежності від забруднювача і його концентрації. Так невеликі концентрації вище ГДК ведуть до порушення обміну речовин, а смертельні концентрації - до загибелі гідробіонтів. У більшості гідробіонтів уражаються органи розмноження. Хімічні речовини та ведуть до диспропорції у розвитку окремих видів гідробіонтів і до порушення сформованих взаємин, т. е. неучасть одних видів гідробіонтів у кругообігу речовин у воді відбивається на інших видах гідробіонтів. Через порушення умов харчування організмів в харчових ланцюгах відбувається зміна їх чисельності при заміщенні одних видів іншими, не властивими для даного водоймища.Також на життя у водоймах впливає реакція середовища. Так при рН = 7,0 зменшується вміст кальцію у воді, гинуть ікринки окремих земноводних, при рН = 6,0 гинуть молюски, прісноводні креветки, ікра всіх земноводних, при рН = 6,0 ÷ 5,5 с даних відкладення починається вилуговування отруйних металів, внаслідок чого швидко змінюються видовий склад і кількість водних організмів. Коли рН досягає 4,5 в озері або річці не залишається нічого живого крім анаеробних бактерій, які виділяють вуглекислий газ, метан та сірководень.
3 Екологічне нормування шкідливих речовин у навколишньому середовищі
3.1 Принципи нормування
Відповідно до законодавства України нормування навколишнього середовища проводиться з метою встановлення гранично допустимих норм дії, що гарантують екологічну безпеку населення, збереження генофонду, забезпечують раціональне використання і відтворення природних ресурсів в умовах стійкого розвитку господарської діяльності.
Нормування навколишнього середовища буває:
1. санітарно-гігієнічне;
2. екологічне;
3. науково-технічне.
Екологічне нормування припускає облік допустимого навантаження на екосистему. Допустиме навантаження – це навантаження, під впливом якого відхилення від норми не перевищує природних відхилень [13].
Санітарно-гігієнічне нормування засноване на знанні ефектів, що надаються різноманітними чинниками на живі організми.
В основі санітарно-гігієнічного нормування лежить поняття гранично допустимої концентрації (ГДК).
Джерело дії і його діяльність враховує науково-технічне нормування. Вимоги, що пред'являються до джерела дії, відбиваються за допомогою науково-технічних нормативів – гранично допустимого скидання ГДС, гранично допустимого викиду ГДВ, а також технічних, будівельних, містобудівних норм і правил. В основу встановлення науково-технічних нормативів покладений наступний принцип: за умови дотримання цих нормативів підприємствами регіону вміст будь-якої домішки у воді, повітрі, грунту повинно задовольняти вимогам санітарно-гігієнічного нормування [13].
Вміст забруднюючих речовин у воді регламентується санітарними нормами і правилами та рибогосподарськими вимогами і вимірюється концентрацією в мг/дм. Характеристиками небезпечності речовини для людини і живих організмів є гранично допустима концентрація (ГДК) і клас шкідливості (І - надзвичайно шкідливі, II - дуже шкідливі, III - шкідливі, IV - помірно шкідливі).
ГДК - максимальна концентрація, при якій речовина не впливає безпосередньо або опосередковано на стан здоров'я населення (при дії на організм продовж всього життя) і не погіршує санітарно-гігієнічні умови водокористування. ГДК встановлюється за лімітуючою ознакою шкідливості (ЛОШ).
Всі речовини по характеру свого негативного впливу поділяють на групи. Кожна група поєднує речовини однакової ознаки дії, котра зветься ознака шкідливості. Одна і та ж сама речовина при різних концентраціях може виявляти різні ознаки шкідливості. Ознака шкідливості, яка з'являється при найменший концентрації речовини, є лімітуючою ознакою шкідливості (ЛОШ).
Для водних об'єктів комунально-побутового і господарсько-питного призначення встановлено такі ЛОШ: санітарно-токсикологічна, загальносанітарна, органолептична. Для водних об'єктів рибогосподарського водокористування, крім означених, визначають ще дві ЛОШ - токсикологічна і рибогосподарська [14].
При розрахунках необхідного ступеня очистки СВ від ЗР враховують їх адитивну дію. Для речовин тієї ж ЛОШ повинно дотримуватись співвідношення:
(3.1)
де Сі та ГДКі- відповідно концентрація і-ої речовини в очищених стічних водах і її ГДК, мг/дм3; п - кількість речовин з однаковою ЛОШ.
Методична схема гігієнічних ГДК передбачає вивчення впливу забруднюючих речовин за трьома ознаками шкідливості: санітарно-токсикологічний (чутливість живих організмів до дії токсичних речовин), органолептичний (смак, колір, запах) і загальносанітарний (інтенсивність БСК, процесів мінералізації речовин, що одержать азот, розвитку і відмирання сапробної мікрофлори, тобто інтенсивність процесів самоочищення вод). Гігієнічні ГДК не призначаються для захисту екологічного благополуччя водного об'єкту, їхня задача складається в забезпеченні безпечних умов водокористування для людини. Вони використовуються лише для тих водойм, що призначені для господарсько-питного і комунально-побутового водокористування.
Поява нових джерел забруднення і розширення їхньої географії привела до необхідності розглядати обмеження шкідливих впливів не тільки з погляду безпеки людини, але і з погляду безпеки водних екосистем. З'явилася самостійна система рибогосподарських ГДК, спрямованих на охорону водних об'єктів, як бази для організації рибальства і рибництва. Додатковими ЛОШ вводяться токсикологічний (чутливість різних видів гідробіонтів до дії токсичних речовин) і рибогосподарський (утрата товарної якості рибної продукції через накопичення в ній неприпустимих кількостей шкідливих речовин).
Розроблені слідом за гігієнічними ГДК рибогосподарські нормативи з'явилися логічним доповненням до водного санітарного законодавства. "Правила охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами" і "Правила санітарної охорони морів" містять ГДК шкідливих речовин для водних об'єктів як для господарсько-питного, так і для рибогосподарського призначення [14].
За гігієнічними нормами якість вод повинна відповідати нормативам у створі, розташованому на водостоках на відстані І км вище кордону найближчого району водокористування, а на непроточних озерах та водоймищах - в одному кілометрі з обох сторін від кордонів району водокористування.
За рибогосподарськими нормами склад і властивості води повинні задовольняти вимогам нормативів або безпосередньо в місці випуску стічних вод, або в створі, визначеному органами рибоохорони не далі, чим у 500 м від місця випуску.
При надходженні у водний об'єкт декількох речовин з однаковим ЛОШ 1 і 2 класів небезпеки і з урахуванням домішок, що скидаються вище, сума відносин концентрацій цих речовин у водному об'єкті (на контрольній відстані) до відповідних ГДК не повинна перевищувати одиниці:
(3.2)
де Сі - концентрація і-тої речовини;
п - кількість речовин з однаковою ЛОШ 1 чи 2 класів небезпеки
Концентрація інших речовин (без ЛОШ або з однаковою ЛОШ 3 чи 4 класів небезпеки) у водному середовищі не повинна перевищувати ГДК:
(3.3)
При надходженні речовин одного ЛОШ (незалежно від класу небезпеки і з урахуванням скидів вище контрольного створу) сума відносин концентрацій цих речовин у водному об'єкті (на контрольній відстані) до відповідних ГДК не повинна перевищувати одиниці:
де п - кількість всіх речовин з однаковою ЛОШ.
Концентрація інших речовин (нормованих без ЛОШ) у водному середовищі не повинна перевищувати ГДК. Склад і властивості води за гігієнічними та за рибогосподарськими нормами не повинні перевищувати нормативи по жодному з показників [14].
3.2 Умови скидання стічних вод в водні об'єкти
Скидання стічних вод у водні об'єкти відноситься до одного з видів спеціального водокористування і здійснюється на основі дозволу, що видається місцевими органами екологічної безпеки. Відведення стічних вод у водні об'єкти регламентується нормами гранично допустимих скидань речовин (ГДС). ГДС - це максимально допустима маса речовини, що відводиться із стічними водами в одиницю часу, яка дозволяє забезпечити дотримання норм якості води в контрольному створі водного об'єкту для якнайгірших умов водокористування. ГДС встановлюється для кожного випуску стічних вод у водний об'єкт. ГДС для кожного показника якості води визначається як добуток максимальної годинної витрати стічних вод на його гранично допустиме значення.
(3.4)
де СГДС — граничне допустиме значення показника, г/м3;
Qст — максимальна годинна витрата стічних вод, м3/час [2].
Розрахунок СГДС базується на наступних методологічних положеннях:
1) СГДС розраховується для якнайгірших умов водокористування. Вони характеризуються наступними параметрами:
— розрахункова витрата водотоку, відповідає максимальній середньомісячній витраті року 95% водній забезпеченості для незарегульованих водотоків або мінімальної гарантованої витраті через дамбу — для зарегульованих;
— значення показника у фоновому створі (фонова концентрація) визначається розрахунковим шляхом як статистично обгрунтована верхня межа можливих середніх значень;
— норми якості води в контрольному створі повинні дотримуватися в найбільш забрудненій частині потоку;
2) відповідно до «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения возвратными водами» ГДС встановлюються для визначення необхідного ступеня очищення стічних вод, що скидаються у водні об'єкти за умови дотримання нормативів екологічної безпеки водокористування;
3) якщо фонова концентрація за якими-небудь показниками не відповідає нормам якості води, то СГДС повинне бути забезпечене безпосередньо в стічній воді;
4) розрахункова величина СГДС не повинна перевищувати фактично досягнуту (проектну) величину концентрації;
5) випуск стічних вод в межах межі населеного пункту допускається у виняткових випадках, в цьому випадку екологічні норми якості води повинні дотримуватися в самих стічних водах;
6) відповідно до Правил (1999) для міських стічних вод, що пройшли повне біологічне очищення, встановлені наступні СГДС: БПК5 — не більше 15 г/м3, ХПК — не більше 80 г/м3, зважених речовин — не більше 15 г/м3; скидання решти забруднюючих речовин нормується виходячи з умов дотримання досягнутої категорії якості води водного об'єкту;
7) якщо скидання стічних вод відбувається в межах межі населеного пункту, але здійснюється через ефективний розсіюючий випуск, то ГДС повинен забезпечити дотримання норм якості води в зоні початкового розбавлення розсіюючого випуску;
8) якщо природна якість водного об'єкту (природний фон) за окремими показниками перевищує ГДК, то величини ГДС повинні забезпечувати збереження фонового стану водного об'єкту.
Початковими даними для розрахунку ГДС є: тип водного об'єкту — приймача стічних вод; розрахункове значення фонової концентрації; кратності розбавлення стічних вод, відповідні якнайгіршим гідрологічним умовам; тип випуску стічних вод; місце розташування випуску; фактичні (проектні) значення концентрації в стічній воді; затверджена максимальна годинна витрата стічних вод [2].
Визначення ГДС - складне завдання, для вирішення якої потрібно провести розрахунок багатьох показників, як:
1. Фонова концентрація забруднюючої речовини;
2. Допустима концентрація забруднюючої речовини;
3. Кратність початкового і основного розбавлення поворотних вод;
4. Коефіцієнт неконсервативності речовин;
5. Час переміщення води від місця випуску до розрахункового створу;
6. Відстань від місця випуску до розрахункового створу за фарватером річки;
7. Середня швидкість перебігу річки і поправка на швидкість течії;
8. Абсолютна швидкість витікання струменя з випуску стічної води;
9. Діаметр забрудненої плями в створі;
10. Глибина річки;
11. Розрахункова витрата водоймища до скидання поворотних вод;
12. Коефіцієнт турбулентності дифузії;
13. Гідравлічний радіус течії;
14. Склад поверхневих, дощових, стічних вод, і ряд інших. Розрахунок здійснюють на підставі «Інструкції про порядок розробки і твердження гранично допустимих скидань речовин у водні об'єкти з поворотними водами» органи Мінприроди, підприємства-водокористувачі, організації. Використання єдиної методики розрахунку ГДС речовин гарантує дотримання норм якості води у водному об'єкті.
3.2.1 Загальні принципи розрахунку ГДС
Величина ГДС визначається як добуток максимальної почасової витрати зворотних вод, q, м3/час, на допустиму концентрацію забруднюючої речовини СГДС г/м3, що забезпечує нормативну якість води в контрольних створах:
(3.5)
Якщо фонова концентрація забруднюючої речовини у водному об'єкті не перевищує ГДК, то СГДС визначається залежно від типу водного об'єкту. Для показників з однаковими лімітуючими ознаками шкідливості речовин у воді СГДС вибирається так, щоб для кожної речовини виконувалася умова:
(3.6)
де СKJ – концентрація забруднюючої речовини j у воді водного об’єкту в контрольному створі;
СГДКJ- ГДК речовини j;
L – кількість речовин з однаковими лімітуючою ознакою шкідливості.
Розрахунок допустимої до скидання концентрації речовини.
Для окремого випуску розрахункова формула для визначення СГДС без урахування консервативності речовин має вигляд:
(3.7)
де Сгдк – ГДК забруднюючої речовини у воді водоймища, г/м3;
Сф - розрахункова фонова концентрація забруднюючої речовини у водоймищі до випуску поворотних вод, г/м3;
n - кратність загального розбавлення поворотних вод в контрольному створі.
(3.8)
де nH, nO - відповідно кратності початкового і основного розбавлення [15].
Гранично допустимий скид (ГДС) розраховується за найбільшими середньогодинними витратами стічних вод (м3) фактичного періоду їх скидання. Концентрація речовин приймається мг/м3 а величина ГДС розраховується в грамах на годину (г/год).
Згідно вимог природоохоронного законодавства, заборонено скидання у водні об'єкти:
- нафтопродуктів, баластних вод плавучих засобів водного транспорту;
- неочищених і недостатньо очищених стічних вод, які можна усунути шляхом раціональної технології, максимального використання в системах оборотного водопостачання або пристрою безстічних виробництв;
- стічних вод, що містять цінні відходи, які можуть бути утилізовані;
- стічних вод, що містять промислову сировину, реагенти, полу продукти і кінцеві продукти в кількостях, що перевищують нормативи технологічних втрат;
- стічних вод що містять забруднюючі речовини, для яких не встановлені ГДК;
- стічних вод, які з урахуванням їх складу і місцевих умов можуть бути використані для зрошування в сільському господарстві при дотриманні санітарних вимог [14].
3.3 Нормативи якості води водоймищ господарсько-питного і культурно-побутового водокористування
Правила встановлюють нормативи якості води для водоймищ по двох видах водокористування: до першого відносяться ділянки водоймищ, використовувані як джерело для централізованого або нецентралізованого господарський-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств харчової промисловості; до другого вигляду – ділянки водоймищ, використовувані для купання, спорту і відпочинку населення, а також ділянки водоймищ, що знаходяться в межі населених пунктів.
Для кожного з двох видів водокористування правилами встановлені приведені в таблиці 3.1 показники складу і властивостей водоймища в пунктах господарсько-питного, комунально-побутового водокористування [16].
Таблиця 3.1 - Загальні вимоги до складу і властивостей води водних об'єктів у пунктів господарсько-питного і культурно-побутового водокористування
| Категорія водокористування | Для централізованого або нецентралізованого господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання харчових підприємств | Для купання, спорту і відпочинку населення, а також для водоймищ в межах населених пунктів |
| Показники складу і властивості води водоймища або водотока | ||
| Завислі речовини | Зміст завислих речовин не повинен збільшуватися більше, ніж на: 0,25 міліграм/л 0,75 міліграм/л Для водоймищ, що містять в межень більше 30 міліграма/л природних мінеральних речовин, допускається збільшення змісту завислих речовин у воді в межах 5% Суспензії із швидкістю випадання більше 0,4 мм/с для проточних водоймищ і більше 0,2 мм/с для водосховищ до спуску забороняються | |
| Плаваючі домішки (речовини) | На поверхні водоймища не повинні виявлятися плаваючі плівки, плями мінеральних масел і скупчення інших домішок | |
| Запах, присмаки | Вода не повинна набувати запахів і присмаків інтенсивністю більш 2-х балів, що виявляються: Безпосередньо або при безпосередньо подальшому хлоруванні Вода не повинна повідомляти сторонніх запахів і присмаків м'ясу риби | |
| Забарвлення | Не повинна виявлятися в стовпчику: 20 см 10 см | |
| Температура | Літня температура води в результаті спуску стічних вод не повинна підвищуватися більш, ніж на 3 °С в порівнянні з середньомісячною температурою води найжаркішого місяця року за останні 10 років | |
| Реакція | Не повинна виходити за межі 6,5 – 8,5 рН | |
| Мінеральний склад | Не повинен перевищувати по сухому залишку 1000 міліграм/л, зокрема хлоридів 350 міліграм/л і сульфатів 500 міліграм/л | Нормується по приведеному вище показнику «Присмаки» |
| Розчинений кисень | Не повинен бути менш 4мг/л в будь-який період року в пробі, відібраній до 12 годин дня | |
| Біохімічна потреба в кисні | Повна потреба води в кисні при 20 °С не повинна перевищувати: 3,0 міліграм/л 6,0 міліграм/л | |
| Збудники захворювань | Вода не повинна містити збудників захворювань Стічні води, що містять збудників захворювань повинні піддаватися знезараженню після відповідного очищення Відсутність у воді збудників захворювань досягається шляхом знезараження біологічно очищених побутових стічних вод до коли індексу не більше 1000 в одному літрі при залишковому хлорі не меншого 1,5 міліграма/л | |
| Отруйні речовини | Не повинні міститися в концентраціях, що можуть надати прямо або побічно шкідлива дія на організм і здоров'я населення |
3.4 Нормативи якості води водоймищ, використовуваних в рибогосподарських цілях
Нормативи якості води водоймищ, використовуваних в рибогосподарських цілях, встановлені стосовно двох видів водокористування: до першого виду відносяться водоймища, використовувані для відтворення і збереження цінних сортів риб; до другого – водоймища, використовувані для всіх інших рибогосподарських цілей.
Нормативи складу і властивостей води водоймищ, використовуваних для рибогосподарських цілей залежно від місцевих умов можуть відноситися або до району випуску стічних вод при швидкому змішенні їх з водою водоймища, або до району нижче за випуск стічних вод з урахуванням можливого ступеня їх змішення і розбавлення на ділянці від місця випуску стічних вод до найближчої межі рибогосподарської ділянки водоймища. На ділянках масового нересту і нагулу риб випуск стічних вод не вирішується. При випуску стічних вод в рибогосподарські водоймища пред'являються вищі вимоги, ніж при випуску стічних вод у водоймища, використовувані для питних і культурно-побутових потреб населення [16].
Таблиця 3.2 - Загальні вимоги до складу і властивостей води водних об'єктів, використовуваних для рибогосподарських цілей
| Категорія водокористування | Водні об'єкти, використовувані для збереження і відтворення цінних видів риб, що володіють високою чутливістю до кисню | Водні об'єкти, використовувані для всіх інших рибогосподарських цілей |
| Показники складу і властивості води водоймища або водотока | ||
| Зважені речовини | Зміст зважених речовин, в порівнянні з природними, не повинен збільшуватися більше, ніж на: 0,25 мг/л 0,75 мг/л Для водоймищ, що містять в межень більше 30 мг/л природних мінеральних речовин, допускається збільшення змісту зважених речовин у воді в межах 5% Суспензії із швидкістю випадання більше 0,4 мм/с для проточних водоймищ і більше 0,2 мм/с для водосховищ до спуску забороняються | |
| Плаваючі домішки (речовини) | На поверхні водоймища не повинні виявлятися плаваючі плівки нафтопродуктів, плями мінеральних масел і скупчення інших домішок | |
| Забарвлення, запах, присмаки | Вода не повинна набувати сторонніх запахів і присмаків і забарвлення і надавати їх м'ясу риби | |
| Температура | Температура води не повинна підвищуватися в порівнянні з природною температурою водоймища більш ніж на 5 °С із загальним підвищенням температури не більше ніж до 20 °С влітку і 5 °С взимку для водоймищ, в яких мешкають холодноводні риби, (лососеві і сигові) і більш, ніж до 28 °С влітку і 3 °С взимку для решти водоймищ. На місцях нерестовищ миня забороняється підвищувати температуру води взимку більш ніж до 2 °С | |
| Реакція | Не повинна виходити за межі 6,5 – 8,5 рН | |
| Розчинений кисень | У зимовий (підлідний період не повинен бути нижче: 6,0 мг/л 4,0 мг/л У літній (відкритий) період у всіх водоймищах повинен бути не нижче 6 мг/л в пробі, відібраній до 12 ч дня | |
| Біохімічна потреба в кисні | Повна потреба води в кисні при 20 °С не повинна перевищувати: 3,0 мг/л 3,0 мг/л Якщо в зимовий період вміст розчиненого кисню у воді першого виду водокористування знижується до 6,0 мг/л, а водоймищах другого вигляду до 4,0 мг/л, то можна допустити скидання в них тільки тих стічних вод, які не змінюють БПК води | |
| Отруйні речовини | Не повинні міститися в концентраціях, що можуть надати прямо або побічно шкідлива дія на риб і водні організми, що служать кормовою базою для риб |
3.5 Вимоги до оборотної води
Найчастіше вода па підприємствах витрачається для охолоджування всякого роду устаткування, де процеси протікають при високих температурах. Кількість охолоджуючої води не нормується, але зрозуміло, що охолоджуюча вода не повинна давати відкладення в трубах і апаратах, в які вона подається, тому що вони ускладнюють теплопередачу й звужують переріз, знижуючи інтенсивність циркуляції та ефект охолодження [18]. Основні вимоги, до якості охолоджуючої води, полягають у тому, що вода повинна мати невелику карбонатну жорсткість (до 5 мг-екв/л), містити якомога менше зважених речовин і не давати біообростань. Вміст зважених речовин в охолоджуючій воді, що поступає в коробчаті холодильники, де в окремих місцях можливий рух води з дуже малими швидкостями або навіть її застій, допускається в середньому до 30—50 мг/л; у воді, що подається в трубчасті холодильники, де вода рухається з постійною швидкістю більше 0,5 м/с — до 75—100 міліграма/л, а іноді і більш. Щоб уникнути випадання солей карбонатної жорсткості в охолоджуючих установках зазвичай нагрівання води до температури вище 50—60°С не допускається.
Додаткова (свіжа) вода, що подається в оборотні системи водопостачання, на поповнення втрат, також повинна мати можливо меншу карбонатну жорсткість. Заліза в додатковій воді має міститися не більше 0,5 мг/л, оскільки унаслідок аерації в охолоджуючих пристроях відбувається його окислення і утворення гідроокису заліза, що відкладається на стінках труб і устаткування. Крім того, залізистий осад в трубах утворює гальванічні мікроелементи з металом труб і апаратів, що може викликати корозію. Дуже строгі вимоги висуваються до вмісту у воді сульфатів, хлоридів, кремнієвої кислоти, вуглекислоти, розчиненого кисню, окислюваності [19].
Таблиця 3.3 - Приблизні вимоги до якості оборотної води систем охолодження.
| Показники якості води | Оборотна вода |
| Температура,оС | 25-30 |
| Запах, бали | До 3 |
| Цвітність, град | Не нормується |
| Жорсткість загальна, мг-екв/л | До 7 |
| Жорсткість карбонатна, мг-екв/л | До 3 |
| Лужність, мг-екв/л | 2-4 |
| Загальний вміст солей, мг/л | 800-1200 |
| Окислюваність перманганатна, мгО/л | До 10 |
| БПК, мгО2/л | 5-10 |
| ХПК, мгО/л | До 70 |
| Зважені речовини | 10-20 |
| Масел та смолоутворюючих речовин | Відсутність |
| Хлоридів | 150-300 |
| Сульфатів | 350-500 |
| Фосфор(в перерахунку на P2O5) | До 5 |
| Азот заг | До 150 |
| ПАВ | Відсутність |
| Розчинений кисень | 6-8 |
| Залишковий активний хлор | |
| pH | 6,5-8,5 |
Таблиця 3.4 - Технічні умови на оборотну воду
| Поканик | Концентрація, мг/л |
| pH | 6,5-8,5 |
| Розчинений кисень, мг/л | 7,6-8,3 |
| Солевміст, г/л | 0,5-1,0 |
| Лужністьсть, мг-екв/л | до 3,0 |
| Температура | 25-30 |
| Алюмиіній | 3,0-5,0 |
| Бор | 1,0-2,0 |
| Залізо | 0,5-1 |
| Мідь | 1,0-2,0 |
| Нікель | 1,0-2,0 |
| Сурьма | 0,2-0,5 |
| Свинець | 1,0-2,0 |
| Хром | 2,0-3,0 |
| Цинк | 2,0-3,0 |
| Молібден | 1,0-2,0 |
| Вольфрам | 1,0-2,0 |
| Кобальт | 1,0-2,0 |
| Барій | 1,0-2,0 |
| Цианіды | 30-50 |
| Роданіды | 2,0-5,0 |
| Сульфіды разом з H2S | 10,0-20,0 |
| Сульфаты | 300-400 |
| Хлориды | 200-300 |
| Нафтопродукти | не более 10-15 |
| БПКполн, мг О2/л | 10,0-15,0 |
| Завислі речовини |
Таблиця 3.5 - Вимоги до якості води в охолоджуючій систем оборотного водопостачання
| Показники якості | азотна промисловість | хлорна промисловість |
| Температура, оС | 28-30 | 25-30 |
| Жорсткість загальна, г-екв/м3 | 1,5-2,5 | 5,5 |
| Жорсткість карбонатна, г-екв/м3 | 1,5-2,5 | не більше 3 |
| Лужність, г-екв/м3 | 3-4 | 2-4 |
| Загальний солевміст, г/м3 | 800-1200 | |
| Окислюваність перманг., г О2/м3 | не більше 15 | 8-10 |
| ХСК, г О2/м3 | - | |
| Зважені речовини, г/м3 | 20-30 | 10-20 |
Продовження таблиці 3.5
| Масла і смолоутворюючі речовини, г/м3 | 0,3 | |
| ПАВ | ||
| Хлориди, г/м3 | до 350 | 150-300 |
| Сульфати, г/м3 | не менше 500 | 350-500 |
| Фосфатів (в перерахунку на PO43-) | не менше 6 | 1,5-9 |
| З'єднань азоту (у перерахунку на аміак) | не менше 2,4 | 0,12-2,4 |
| Іони важких металів | - | |
| Розчинений кисень, г О2/м3 | - | 6-8 |
| Залишковий активний хлор, г/м3 | - | До 1,0 |
| рН | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 |
Таблиця 3.6 – Гігієнічні вимоги для закритих систем технічного водопостачання
| Показник | Одиниця вимірення | Допустимий рівень |
| Зважені речовини | мг/л | |
| БСК5 | мг/л | |
| ХСК | мг/л | |
| Колі-індекс | екз/л |
Таблиця 3.7 – Гігієнічні вимоги для відкритих систем технічного водопостачання
| Показник | Одиниця вимірення | Допустимий рівень |
| Запах | бали | |
| Забарвлення, відсутність в стовпчику води не менше | см | |
| Зважені речовини | мг/л | |
| БСК5 | мг/л | |
| ХСК | мг/л | |
| Колі-індекс | екз/л | |
| Специфічні інгридієнти | мг/л | ГДК |
Таблиця 3.8 - Вимоги до якості води для підживлення теплообмінних систем оборотного водопостачання в хімічній промисловості
| Показник якості | Оборотна вода |
| Жорсткість карбонатна, мг-екв/л | 2,5 |
| Жорсткість постійна, мг-екв/л | |
| Загальний вміст солей, мг/л | |
| Хлориди, г/м3 | |
| Сульфати, г/м3 | 350 - 500 |
| Сума фосфора і азота, г/м3 | |
| Завислі речовини, г/м3 | |
| Окислюваність перм, г О2/м3 | 0-15 |
| ХСК, г О2/м3 | |
| Масла і смолоутворюючі речовини, г/м3 |
4. Аналітичний огляд
4.1. Класифікація стічних вод
Стічні води — будь-які води та атмосферні опади, що відводяться у водні об'єкти з територій промислових підприємств та населених місць, через систему каналізації або самопливом, властивості яких виявилися погіршеними в результаті діяльності людини.
За походженням виділяють наступні види стічних вод:
а) поверхневі стічні води — формуються за рахунок дощових, талих (сніг, град) і поливальних вод. Відводяться як правило через систему зливової каналізації. Діляться на дощові і талі. Забруднені зазвичай зваженими речовинами органічного та мінерального походження, нафтопродуктами, біогенними речовинами та важкими металами.
б) господарсько-побутові стічні води — утворюються в житлових приміщеннях, а також в побутових приміщеннях на виробництві (наприклад, душові кабіни, туалети), відводяться через систему господарсько-побутової каналізації або по загальносплавній. Забруднені головним чином мийними засобами та екскрементами. Велика частина завислих твердих речовин має целюлозну природу, а інші забруднюючі органічні речовини включають жирні кислоти, вуглеводи і білки. Неприємний запах побутових стічних вод обумовлений розкладанням білків в анаеробних умовах.
Склад господарсько-побутових стічних вод відносно постійний і характеризується в основному органічними забруднюючими речовинами (близько 60%) в нерозчиненому, колоїдному та розчиненому стані, а також різними бактеріями і мікроорганізмами, у тому числі й патогенними.
в) сільськогосподарські стічні води — поділяються на стічні води від тваринницьких комплексів і поверхневі стічні води з полів. Перший тип стічних вод містить велику кількість органічних забруднюючих речовин, другий містить агрохімічні речовини, що використовуються в якості добрив і засобів захисту рослин від шкідників.
г) шахтні і рудничні стічні води — утворюються в процесі видобутку та переробки корисних копалин, тому часто мають високу мінералізацію, кислу реакцію середовища, велику кількість рудничних елементів, що знаходяться в розчиненій і завислій формах.
д) промислові (виробничі) стічні води — утворюються в результаті використання води в технологічних процесах на промислових підприємствах або видобутку корисних копалин, відводяться через систему промислової або загальносплавной каналізації. Найбільш характерними і небезпечними забруднюючими речовинами промислових стічних вод є екстрагуючі речовини (переважно нафтопродукти), феноли, синтетичні поверхнево-активні речовини, важкі метали, органічні речовини з тривалим терміном розкладання, в тому числі різні пестициди. Виділяють забруднені та умовно чисті промислові стічні води. Прикладом умовно чистих стічних вод може бути вода, що використовувалась для охолодження в теплообмінних апаратах.
4.2. Загальна характеристика методів очищення стічних вод
Методи очищення стічних вод можна розподілити на такі групи: механічні, фізико-хімічні, хімічні,біохімічні.
Механічне очищення здійснюють методами, що ґрунтуються на використані гравітаційних і відцентрових сил, а також проціджуванням і фільтруванням. Для очищення виробничих стічних вод від таких неорганічних забруднень, як йони важких металів, отрути та інші токсичні речовини, застосовують хімічне або фізико-хімічне очищення. Хімічне очищення застосовують у випадках, коли забруднення із стічних вод можливе тільки внаслідок хімічних реакцій між забруднювальними речовинами і реагентами, які вносять у стічні води. Очищення ґрунтується, як правило, на використанні хімічних (іноді електрохімічних) окисно-відновних процесів, у результаті яких забруднення перетворюються на нові нешкідливі сполуки, що частково чи повністю випадають в облог або виділяються у вигляді газів. У разі хімічного очищення часто застосовують і просту нейтралізацію, яка супроводжується коагуляцією з властивими її фізичними процесами. Основними методами фізико-хімічного очищення стічних вод є сорбція, екстракція, евапорація, коагуляція, електрокоагуляція, флотація, іонний обмін, кристалізація, випарювання, ректифікація, мембранна технологія, спалювання тощо. Методи фізико-хімічного очищення виробничих стічних вод у багатьох випадках передбачають вилучення з них цінних речовин. Ці методи застосовують, як правило, для очищення окремих найбільш забруднених стічних вод, оскільки доцільніше мати справу з невеликими за кількістю, а ніж концентрованими за забрудненням стоками, ніж з об’ємними загальними стоками, де концентрація шкідливих домішок значно менша. Інші методи очищення стічних вод є деструктивними, через то що забрудники зазнають руйнування (здебільшого шляхом окислення). До таких методів належать біохімічне очищення, яке застосовують для очищення слабоконцентрованих стічних вод, що містять переважно органічні забруднювальні речовини. Очищення стічних вод здійснюють на очисних установках, спорудах і станціях. За місцем розташування розрізняють локальні очисні споруди (установки); заводською (або загальнозаводські) очисні споруди. Локальні, або цехові, очисні споруди розміщують безпосередньо в цеху або поблизу нього. Призначення таких споруд — вилучити із стічних вод, як правило, рекуперативними методами цінні інгредієнти, зменшити в стоках концентрацію забрудників до рівня, що відповідає вимогам скидання стічних вод у загальний каналізаційний колектор, або до рівня, що дає змогу повернути очищений сток у виробничий цикл. На заводських очисних спорудах (станціях) здійснюють очищення всіх стічних вод промислового підприємства, які цього потребують, перед передаванням їх до районних чи міських станцій біохімічного очищення або перед скиданням у водойми, або перед поверненням у систему оборотного водопостачання підприємства. На заводських очисних спорудах для реалізації механічних методів очищення стічних вод застосовують таке обладнання: горизонтальні і вертикальні пісковловлювачі, гідроциклони, центрифуги, ґратки (монтуються також на локальних очисних установках, якщо в стоках є грубодисперсні або волокнисті забрудники), барабанні сітки, мікрофільтри (мікропроціджувачі), вертикальні, горизонтальні, радіальні, тонкошарові відстійники, прояснювачі, нафтопастки і флотатори (для відділення емульгованих нафтопродуктів і мінеральних олій), жиро-, олія- і смоловловлювачі, фільтри різних типів (безнапірні, напірні, каркасно-засипні, з плаваючим завантаженням тощо). Очищення стічних вод від колоїдних і високомолекулярних забрудників методом коагуляції здійснюють на очисних спорудах із застосуванням як спеціального обладнання (наприклад, проміжних реакторів для попереднього змішування частини стоків з коагулянтами і флокулянтами), так і типового обладнання для механічного очищення стоків (відстійників, прояснювачів, фільтрів із зернистим завантаженням тощо). Віддувку пари летких сполук (сірковуглецю, сірководню, мітил- і етил-меркаптанів та ін.) із стічних вод повітрям чи інертними газами здійснюють на очисних спорудах у барботажних дегазаторних колонах або у вакуумних. барботажних дегазаторах. Для азеотропної або пароциркулярної відгонки органічних сполук (фенолів, хлорбензолу, низькомолекулярних карбонових кислот тощо) з виробничих стічних вод очисні споруди (як правило, локальні) обладнують спеціальним устаткуванням, головними апаратами яких є відгоні колони і насадкові скрубери. Екстракційні методи очищення стічних вод, що ґрунтуються на розподілі розчиненої у воді речовини між двома взаємно нерозчинними (або обмежено розчинними) рідинами відповідно до її розчинності в кожній з рідин, здійснюються, як правило, в екстракційних колонах (проточних екстракторах) різного типу — розпилювальних, насадкових, з перфорованими або рухомими сітчастими тарілками. Як екстрагенти використовують зазвичай органічні речовини. Наприклад, для екстракційного знефенолювання стічних вод коксохімічних виробництв застосовують фенсольванбутилацетат з домішками ацетатних естерів інших вищих спиртів. Три останні з перелічених методів очищення стічних води реалізуються, як правило, на локальних (цехових) і значно рідше — на загальнозаводських очисних спорудах (у випадках, коли склад органічних домішок стічних вод різних цехів більш-менш однорідний). Адсорбційні методи застосовують на очисних спорудах для глибокого очищення стічних вод від органічних речовин з невисокою концентрацією (до 3000 мг/л). Адсорбцію використовують для вилучення із стічних вод цінних продуктів (і зменшення витрат виробництва) на локальних регенеративних адсорбційних установках; для видалення із стічних вод токсичних речовин, що перешкоджають біологічному очищенню загальнозаводських промислових стоків — це здійснюється на локальних (або групових чи загальнозаводських) деструктивних передочисних адсорбційних установках, після яких промислові стоки в суміші з побутовими надходять до споруд біологічного очищення. Безпосередньо процес адсорбції здійснюється в адсорбційних колонах з нерухомим і рухомим кулею сорбенту (активованого вугілля, золі ТЕЦ, топкового шлаку тощо), з киплячим кулею і з примусовим перемішуванням адсорбенту[1]. Іонний обмін застосовують для глибокого очищення стічних вод від іонів важких і кольорових металів, для коригування мінерального складу (зм'якшення, пониження загального вмісту солей, видалення фосфатів тощо) очищених стічних вод, що повторно використовуються в замкнених та інших системах теплообмінного оборотного водопостачання. Іонообмінні методи можуть застосовуватися й у локальних системах очищення стічних вод від деяких органічних речовин — ароматичних та аліфатичних амінів, фенолів, органічних кислот тощо. Реалізація іонного обміну здійснюється в спеціальних апаратах — йонообмінниках періодичної (з щільним нерухомим кулею іонообмінної смоли) чи безперервної (з киплячим або рухомим кулею смоли) дії. На деяких підприємствах хімічної, целюлозно-паперової, анілінофарбової, нафтопереробної та інших галузей утворюються концентровані стічні води та осади (після попереднього очищення стічних вод) з великим вмістом органічних і іноді неорганічних домішок, які важко утилізувати чи рентабельне вилучити з цих відходів певні інгредієнти. У таких випадках застосовують термічні методи їх знешкодження, тобто спалювання. Такими методами знешкоджують, наприклад, концентровані фенолоформальдегідні стічні води (40—50 г/л фенолів, 30—40 г/л формальдегіду, 70—90 г/л метанолу), сульфітні луги целюлозно-паперових виробництв та ін. Перед спалюванням стоки іноді концентрують. Концентратори з безпосереднім або непрямим нагріванням стоків входять до складу заводських споруд для вогневого знешкодження стоків. Спалювання стоків здійснюють у печах різного типу: горизонтальних і вертикальних циклонних, розпилювальних, з киплячим кулею, камерних, вертикальних шахтних, каталітичного спалювання, з системами до спалювання і доочищення та без останнього, заглибних (для спалювання рідких відходів, що містять вибухонебезпечні речовини) тощо. При вогневому знешкодженні високозольних, із значним вмістом неорганічних речовин стічних вод топки печей обладнують льотками для відбирання розплаву солей. Біологічні методи очищення промислових і побутових стічних вод (та їх сумішей) від органічних речовин ґрунтуються на застосуванні мікроорганізмів, що використовують ці сполуки як поживні речовини і джерело енергії. При цьому органічні сполуки зазнають деструктивного розкладання внаслідок окислення при аеробному і відновних процесів з утворенням метану при анаеробному очищенні. Для очищення стічних вод методами електродіалізу, виморожування, кристалізації, окислення домішок, мембранними методами тощо на очисних спорудах застосовують специфічне обладнання, конструкції якого розглядаються в наступних розділах. Міські очисні станції або об'єднані очисні споруди кількох підприємств розміщують, по-перше, якомога ближче до об'єктів каналізування (щоб зменшити довжину відвідного колектора та його вартість) і, по-друге, з підвітряного боку домінуючих вітрів відносно житлової забудови і нижче від неї за течією річки. Бажано, щоб майданчик мав нахил і в такий спосіб забезпечував самопливний рух стічної води по очисних спорудах. Нормативна ширина санітарно-захисних зон між очисними спорудами і межею житлових забудов залежить від методу очищення стічних вод і потужності очисної станції. Наприклад, для споруд механічного і біологічного очищення потужністю до 50 тис.м3/добу, ширина захисної зони становить 300—500 м.
Узагальнення: Вода є важливим ресурсом для промислових підприємств. Вона є сировиною і середовищем для проведення багатьох промислових процесів. Але в ракурсі промислової екології її можна розглядати і як відхід – стічну воду. В залежності від того, в яких процесах та на яких етапах промислового виробництва утворюються стічні води, їх поділяють на групи. Крім того на класифікацію впливає склад домішок. Для очищення стічних вод використовують методи, що базуються на різних хімічних, фізичних, біологічних процесах чи їх комбінації. Вибір методу диктується екологічною, технологічною доцільністю та економічними показниками методу.
4.3 Глибока доочистка стічних вод
4.3.1 Значення та сутність глибокої доочистки
Вимоги до якості очищених стічних вод, що скидаються у водоймища суспільного користування, постійно підвищуються, що природно викликає необхідність розробки ефективних методів очищення і доочистки, очищення стічних вод.
Ці вимоги стосуються, в першу чергу, зважених і органічних речовин, біогенних елементів, ряду специфічних забруднень: СПАВ, нафтопродуктів, солей важких металів і т.д. що містяться в стічних водах.
Для забезпечення необхідної якості очищених стічних вод по БПК5, ХПК, амонійному азоту, солевмісту були проведені відповідні дослідження, які переконливо показали, що вказаний ступінь очищення стічних вод найреальніше досягається з використанням поєднання біологічних, фізико - хімічних і сорбційних методів з використанням активного вугілля і озону, у ряді випадків схема доповнюється мембранними фільтрами.
4.3.2 Методи фільтрації
4.3.2.1 Доочищення стічних вод фільтруванням
Доочищення стічних вод фільтруванням.Для цього найбільш широко застосовують фільтрування на барабанних сітках з вічками 0,5-1 мм зі швидкістю 40-50 м/год з подальшим фільтруванням на фільтрах із зернистим завантаженням. Для доочищення біологічно очищених стічних вод використовують прямоточні (двошарові) та протиточні швидкі фільтри. Перевагу необхідно віддавати швидким фільтрам із напрямком потоку знизу уверх, а також багатошаровим каркасно засипним (рис. 13.1) та крупнозернистим фільтрам. Швидкість фільтрування приймають 5-15 м/год. При фільтруванні скрізь зернисте завантаження біологічно очищених стічних вод досягається зниження БСКповн. на 70-80%, ХСК (хімічна потреба у кисні) – на 30-40%, завислих речовин – на 80-90%.
Рисунок - Схема каркасно-засипного фільтру:
1 - бокова двоповерхова кишеня; 2 і 5 - відповідно подача вихідної води і відведення фільтрату; 3 і 4 - відповідно відведення і подача промивної води; 6і 7 - відповідно повітряно- і водорозподільні системи; 8 -підтримуючі гравійні шари; 9- гравійний каркас; 10 - піщана засипка; 11- подача повітря, 12 - трубчаста система для подачі вихідної і відведення промивної води.
Промивку фільтрів виконують водою із вмістом завислих речовин до 20 мг/л або застосовують водоповітряне промивання. На швидких фільтрах з рухом води зверху вниз необхідно передбачувати пристрої для гідравлічного або механічного розпушування верхнього шару завантаження. Інтенсивність промивання швидких піщаних фільтрів з нижнім та верхнім промиванням 16-18 л/(с·м2) протягом 6-8 хвилин, а для двошарових фільтрів - 14-16 л/(с·м2) протягом 8-10 хвилин. Для протиточних швидких фільтрів застосовують водоповітряне промивання з таким режимом: продування повітрям з інтенсивністю 18-20 л/(с·м2) протягом 1-2 хв; водоповітряне промивання з інтенсивністю 6-7 л/(с·м2) протягом 4-5 хв.
Тривалість фільтроциклу приймають: для кварцових прямоточних фільтрів 12 годин при початковому вмісті завислих речовин 15-20 мг/л та 8 годин при 20-40 мг/л; для протиточних та двошарових фільтрів 24 години при початковому вмісті завислих речовин 15-20 мг/л та 16 годин при 20-30 мг/л. Вода після промивання фільтрів підлягає відстоюванню протягом 2 годин, а потім подається у аеротенки, а осад поступає на споруди з обробки осадів. Періодично, 1 раз у 3 місяці, завантаження фільтрів хлорується, для чого фільтр заповнюється на добу хлорною водою з концентрацією хлору 0,2-0,3 г/л.
Останнім часом для доочищення біологічно очищених стічних вод ширше застосовують каркаснозасипні фільтри (КЗФ). Особливістю кінетики витягування ними завислих речовин є те, що гравійний каркас затримує крупні частки завислих речовин у кількості до 40%, вирівнює навантаження по суспензії і тим самим забезпечує більш однорідний дисперсний склад завислих речовин, що проникають у другий фільтруючий шар. При цьому активний мул, який накопичується у завантаженні фільтру, не втрачує своєї біохімічної активності. Ефективність доочищення стічних вод на КЗФ складає: за завислими речовинами 80-95%; за зниженням величини БСКповн. – 66-89%; за зниженням величини ХСК – 24-40%.
Оптимальні технологічні та конструктивні параметри КЗФ: швидкість фільтрування – 10 м/год; розмір фракцій гравійного каркасу – 40-60 мм; розмір фракцій піщаної засипки – 1-1,25 мм; висота піщаної засипки 0,9 м, а загальна висота гравійного каркасу – 1,8 м. Оптимальні параметри водної та водоповітряної промивки КЗФ: при водній промивці – інтенсивність подачі промивної води 20-22 л/(с·м2), тривалість промивки 8 хв.; при водоповітряній промивці - інтенсивність подачі промивної води 12-14 л/(с·м2), інтенсивність подачі повітря 20-22 л/(с·м2), тривалість промивки 10 хв.
4.3.2.2 Поля фільтрації
Поля фільтрації (поля аерації) - ділянка землі, на поверхні якої розподіляють каналізаційні та інші стічні води з метою їх очищення; різновид водоочисної споруди.
На полях фільтрації використовується метод природного біологічного очищення. Міжполівний період використовують для того, щоб пори ґрунту встигали звільнятися від вод і заповнювалися атмосферним повітрям (для створення аеробних умов у ґрунті). Зважені і колоїдні речовини, що містяться в стічній воді, затримуються в ґрунті і за допомогою кисню і мікроорганізмів ґрунту перетворюються в мінеральні з'єднання.
На відміну від полів зрошення виключається можливість вирощування на полях фільтрації сільськогосподарських культур через великі обсяги стічних вод, що проходять через них. Влаштовують на піщаних, супіщаних і суглинних ґрунтах з хорошими фільтраційними властивостями. Складаються з ділянок (карт) з майже горизонтальною поверхнею площею 0,5-2 га, огороджених валами висотою 0,8-1 м. Стічні води, очищені від механічних домішок, жиру, яєць гельмінтів тощо, подаються до карти шаром 20-30 см (взимку наморожують до 75 см) по відкритих каналах через водовипуски і просочуються через ґрунт.
4.3.3 Методи доочистки в біологічних водоймах
Біологі́чна водо́йма - (біологічний ставок,водоймище, водозбір) — природний або штучно створений водний об'єкт, призначений для біологічної очистки (доочистки) стічних вод, заснованої на процесах самоочищення водойм Від природних водойм, де всі біологічні процеси протікають стихійно, біологічні водойми відрізняються тим, що всі процеси в них регулюються і направляються людиною в потрібну її сторону.Біологічні водойми мають невелику глибину - 0,5... 3 м; площа окремо взятого ставка - 0,01... 50 га. Наявність значної поверхні зіткнення води з повітрям забезпечує прогрів всій товщі води і її перемішування. Цим формуються сприятливі умови для розвитку водних організмів, що асимілюють біогенні елементи і збагачують воду киснем, необхідним при окисленні органічних речовин.
Найбільш ефективно окислювальні процеси в біоставках йдуть в теплу пору. При температурі води нижче 6°С інтенсивність очищення різко сповільнюються, а при подальшому зниженні температури майже повністю припиняється. Тому, в зимовий період, після утворення крижаного покриву, коли у воду не проникає кисень, відбувається лише виморожування стічної води у водоймі. У той же час в проточних неаерованих біоставках з вищою водною рослинністю можлива цілорічна очищення стічних вод від цілого ряду забруднень, зокрема від СПАР і нафтопродуктів.
Будучи кінцевою ланкою в процесах очищення стоків, біологічні водойми остаточно формують якість води, що скидається у водні об'єкти - річки, озера, водосховища. Найчастіше біоставки використовуються як самостійне спорудження для очищення стічних вод. На відміну від споруд штучної біологічної очистки, біологічні ставки, крім очищення від мінеральних речовин і зважених часток, забезпечують високий рівень бактеріального самоочищення. Зокрема, число кишкових паличок в біоставках знижується на 95,9 - 99,9% від початкового змісту, а яйця гельмінтів у воді, що пройшла через біологічні ставки, практично відсутні. Біоставки часто включають в системи водоочистки автономних споживачів з невеликою витратою води. Це дозволяє поєднувати власне водоочистку та вирощування аквакультури, а також частково окупити витрати на спорудження й експлуатацію біопрудах, здешевлюючи водоочистку в цілому.
Біологічні ставки не позбавлені недоліків, найважливішими серед них є сезонність роботи та низька окислювальна здатність, а також потреба у значних територіях. У той же час, окрім своїх прямих функцій - очищення стоків, біологічні ставки можуть бути джерелом води для зрошення, служити розведення водоплавної птиці і риби
4.3.3.1 Класифікація водойм біологічного очищення
Біологічні ставки можуть бути природнього і штучного походження. До перших належать природні водойми та ветланди (болотисті ділянки з уповільненим струмом води на шляху до більш великих водойм), до других — водойми, спеціально створені людиною.
За характером розміщення біологічні ставки належать до трьох типів:
- копані ставки - розташування довільне; конфігурація і розміри залежить від форми і параметрів викопаного котловану.
Виходячи з концентрації стоків, що скидаються до водойми виділяють:
- біологічні ставки з розведенням (рибовивідні) - стоки, після попереднього освітлення у відстійниках, змішують з чистою річковою водою, і направляють в одноступеневі проточні ставки розміром 0,5-7 га. Тривалість перебування води в них 8-12 днів;
- біологічні ставки без розведення (багатоступеневі або серійні) - стоки, після попереднього відстоювання, направляють у ставок без розведення чистою водою. Ставки без розведення влаштовують в 4-5 ступенів (площа окремих ставків кожного ступеня 2-2,5 га), які вода проходить послідовно. Ступінь чистоти води з кожною наступною ступеню поступово підвищується. Тривалість перебування води - до 30 днів.;
Біологічні ставки для доочищення стічних вод - мають 2-3 (надходження до них очищених стічних вод) або 4-5 ступенів (надходження до них відстояних стічних вод). Застосовують при необхідності підвищеної якості очищення стічних вод та їх доочищення після штучних очисних споруд.
Розрізняють ставки з природною і штучною аерацією, яка прискорює процеси очищення води. Глибина ставків з природною поверхневою аерацією, як правило, не перевищує 1,5 м. Штучна аерація за допомогою механічних аераторів або шляхом продувки повітря через товщу води, дозволяє збільшити глибину ставка до 3 м.За наявністю відводу очищених вод на рельєф або у водні об'єкти розрізняють безстічні та стічні біологічні водойми. За способом експлуатації біоставках поділяються на водойми-накопичувачі, контактні, проточні та фільтраційно-випарні.За навантаженням стоків на площу поверхні біологічні ставки підрозділяють на низькозавантажуванні (БПК5 до 50 кг/га на добу.), з нормальним завантаженням (БПК5 від 50 до 150 кг/га на добу.) та високозавантажуванні (БПК5 більше 180 кг/га на добу.).
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 193 | Нарушение авторских прав